Léonard de Vinci, intelligence éclectique et autodidacte, côté sciences et techniques
Léonard de Vinci est incontesté comme peintre et comme inventeur, depuis la Joconde jusqu’à ses machines volantes. Ce que l’on sait moins, c’est qu’il a aussi proposé de nombreuses contributions en sciences et, de façon toujours aussi éclectique, a touché à la physique, à la géologie et à la botanique de son temps. Ces contributions montrent comment l’artiste toscan a pu accéder à des connaissances pointues bien qu’il ait été exclu des circuits traditionnels de diffusion des connaissances, en particulier de l’université.
Considéré par le philosophe Pierre Duhem, en 1900, comme le chaînon manquant entre la Science médiévale et la Science moderne, Léonard de Vinci a été depuis parfois jugé incapable d’avoir eu accès aux savoirs scientifiques et d’avoir été un piètre savant. En effet, sa naissance illégitime l’empêcha de fréquenter l’université (celle-ci était interdite aux enfants illégitimes). Certains experts ont même essayé de le cantonner au rôle de technicien et sont allés jusqu’à critiquer les machines qu’il dessina en soulignant qu’elles étaient de simples reprises de celles de prédécesseurs ou en les qualifiant d’impossibles.
Aujourd’hui cependant, l’examen attentif des écrits du Toscan prouve qu’au contraire, celui-ci avait trouvé des biais pour avoir accès à la culture qui lui était refusée et, mieux encore, avait été capable de remettre en cause par l’expérience des savoirs scolastiques – en trouvant des savants qui pouvaient lui expliquer ce à quoi il n’avait pas accès directement, par exemple le mathématicien Luca Piacioli pour accéder à Euclide, ou le médecin de Pavie Marcantonio della Torres pour comprendre les idées de Galien.
Bellifortis, 1405, numérisé et rendu disponible par l’Archimedes Project
Dans le domaine de la technologie, certes, il s’inspirait d’ingénieurs médiévaux comme l’architecte Filippo Brunelleschi ou les ingénieurs le Taccola et Francesco di Giorgio, mais il les dépassa en inventant une méthode de réduction en art de la mécanique (qui consiste à avoir une approche analytique de la mécanique en identifiant sur le papier tous les éléments simples, comme les engrenages, cames, échappements, ressorts, pour pouvoir composer des combinatoires agençant ces éléments de machines), en perfectionnant le dessin technique et en s’inspirant du vivant pour des machines volantes.
Ainsi, il est à l’origine de grandes percées dans les domaines multiples dans lesquels il excella – même si ses textes restèrent manuscrits jusqu’en 1883, ce qui l’empêcha de léguer ses découvertes.
De l’observation du monde aux concepts de physique
Si l’on commence par la physique, celui qui n’avait été formé ni à l’aristotélisme, ni aux théories d’Archimède, fut tout de même capable, sur le tard, capable de se faire expliquer les principes de la science de l’antiquité (comme les quatre puissances de la nature : mouvements, poids, force et percussion) et de parcourir les traités de base en latin.
Ainsi, il était parfaitement au courant de la théorie de l’antipéristase et de celle, médiévale, de l’impetus. La première disait qu’un corps lancé continue à avancer parce que l’air qui est devant lui est propulsé derrière lui et alimente la poussée. Léonard récuse cette idée en acceptant le concept d’impetus : ce qui pousse le corps, c’est une qualité d’impulsion conférée au projectile. Léonard le démontre par une expérience où il tire avec une arquebuse dans une gourde (si l’antipéristase fonctionnait, l’eau de la gourde empêcherait la balle de poursuivre sa trajectoire, ce qui n’est pas le cas).
À propos d’un autre concept de physique, celui des frottements, Léonard prouve là encore par l’étude des faits que celui-ci est proportionnel non à la surface de contact mais au poids de l’objet.
Léonard, passionné par les tourbillons, explore aussi le champ de l’hydraulique et de l’aérodynamique, on lui doit l’intuition des turbulences, des vortex de surface et des vortex profonds, des tourbillons induits, etc.
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Dans le domaine de l’optique, Léonard s’inspire du mathématicien, physicien et médecin du XIe siècle Alhazen, de son vrai nom Ibn al-Haytham, est un auquel on doit une théorie moderne de l’optique, incluant des réflexions physiologiques sur l’œil, et l’introduction des mathématiques dans les sciences physiques. Grâce à la traduction d’Erasmus Vitello – Vitellion en français, un moine de Silésie du XIVe siècle, commentateur d’Alhazen et auteur d’un traité de perspective –, il étudie l’œil et les rayons lumineux qu’il considère comme émis par l’objet pour créer dans la rétine des simulacres.
Léonard de Vinci, au Louvre
Il construit même une « boîte noire » (ou camera obscura, sorte de caméra primitive) pour simuler ce phénomène.
Excellent cartographe, Léonard est aussi un remarquable géologue qui théorise le rôle de l’eau dans l’érosion, comprend les empilements de couches géologiques et explique l’origine des fossiles.
Enfant élevé à la campagne, il s’intéresse aussi à la botanique, dessinant toutes sortes de plantes mais cherchant aussi les règles de leur croissance. Le tableau de la Vierge aux Rochers constitue un véritable herbier virtuel.
L’anatomie, bien au-delà de l’« Homme de Vitruve »
Le domaine de l’anatomie est assurément celui où le maître est allé le plus loin. À partir de nombreuses lectures, il perfectionne les méthodes de dissection en collaborant avec des médecins de Florence, de Pavie (comme le galéniste Marcantonio Della Torre) et de Rome, produisant des dessins du corps et de ses parties d’une précision ahurissante.
Mieux encore, il découvre par des expérimentations le principe de la circulation du sang en tourbillons dans les valves aortiques, propose des interprétations du fonctionnement du système uro-génital, du système respiratoire ou du système digestif et étudie les relations du fœtus et de la matrice.
Pour comprendre l’anatomie du cerveau, et le lien entre les sens et la mémoire, il coule de la cire dans les cavités cérébrales et découpe des crânes.
Léonard et les mathématiques
C’est peut-être dans les mathématiques que Léonard fut le plus faible, malgré sa collaboration avec le Franciscain Luca Pacioli pour lequel il dessine les polyèdres de la Divina Proportione. Il n’empêche que les mathématiques ne cessent de l’inspirer et qu’il est convaincu que la nature est animée par des règles géométriques et arithmétiques.
E-Leo, archive numérique des dessins de Léonard de Vinci
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L’approche scientifique de Léonard l’amène à produire un certain nombre de traités aujourd’hui perdus mais auxquels il fait souvent allusion comme un traité sur l’eau, un traité sur le vol des oiseaux ou un traité sur les éléments de machines.
Baigner dans les inspirations des ingénieurs de son temps
Si l’on n’a guère retenu les apports de Léonard dans les sciences, en revanche, son activité d’ingénieur et d’inventeur constitue un élément clé de sa légende.
Là encore, l’activité du Toscan témoigne d’une curiosité tous azimuts dans les arts mécaniques : grues et machines de chantiers, écluses et machines hydrauliques, machines textiles, machines de fonderie, pompes, machines de guerre, machines de théâtre, automates, machines volantes…
Anonyme, MS 34113, f. 200v, British Library
Le chimiste Marcelin Berthelot, au début du XXe siècle, fut le premier à s’apercevoir que bien des machines de Léonard étaient inspirées du Moyen Âge. Le principe du char d’assaut, par exemple, était déjà là dans le Bellifortis, de Konrad Kyeser (1366-1406), et bien des engins de siège proposés par Léonard de Vinci à Ludovic Sforza, dans une lettre de motivation, étaient décrits par Roberto Valturio en 1472 dans le De arte militari.
Le principe du parachute avait été aussi exposé dans un manuscrit siennois de la première moitié du XVe siècle.
En ce temps où la propriété intellectuelle n’est pas vraiment stabilisée, il est fréquent que les ingénieurs reprennent les idées de leurs prédécesseurs ou de leurs contemporains. Ainsi, une scie mécanique hydraulique d’ingénieurs siennois reprend des usages techniques de moines médiévaux, et Francesco di Giorgio des idées de Brunelleschi pour des navires à aubes.
Ainsi, les carnets de Léonard sont remplis de croquis d’engins de levage ou de bateaux à aubes de Brunelleschi, de moulins et d’engrenages de Francesco di Giorgio Martini ou encore de mécanismes d’horlogerie de Della Volpaia. Il n’est pas toujours facile d’attribuer l’invention d’une machine dessinée par Léonard à ce dernier car il copie ce qui l’entoure — ce qu’il concède volontiers, par exemple quand il dit qu’un dispositif anti-frottement pour les cloches lui a été suggéré par un serrurier allemand nommé Giulio Tedesco.
Certains chercheurs, hypercritiques, en ont conclu que Léonard n’avait jamais construit une seule machine. C’est aller trop vite en besogne car certaines machines sont attestées par plusieurs témoins – les ambassadeurs de Ferrare ou de Venise, ou encore des contemporains florentins : un lion automate, par exemple, un compteur d’eau, des ponts autoportants, des mécanismes de théâtre…
De plus, quand Léonard recommande à ses apprentis de se méfier des espions qui pourraient voir ses essais de machines volantes depuis le tambour de la cathédrale de Milan ou quand il reproche à des mécaniciens allemands d’avoir copié à Rome ses projets de miroirs incendiaires, il est évident qu’il parle d’artefacts concrets.
Pour autant, tous les schémas de projets n’ont pas nécessairement été réalisés ; ce que l’on devine lorsqu’on essaye de les reconstituer… et qu’ils ne fonctionnent pas (par exemple, les engrenages d’un char d’assaut qui feraient aller les roues arrière et avant de l’appareil en sens contraire).
De plus, des machines textiles (fileuses, métiers à tisser, batteuses de feuilles d’or, tondeuses de bérets) incroyablement sophistiquées présentent des problèmes de résistance des matériaux qui rendent leur survie improbable.
Les apports effectifs de Léonard aux technologies du XVᵉ siècle
folio 812r du Codex atlanticus, dans e-Leo, archives numériques des œuvres de Léonard de Vinci
L’apport de Léonard de Vinci aux technologies est d’abord une approche méthodologique. Ainsi par exemple, dans son Traité des éléments de machines, le Toscan s’est attaché à réduire la mécanique en éléments simples (leviers, manivelles, vis, cames, ressorts, échappements, engrenages, etc.) pour pouvoir en mathématiser les effets et élaborer des combinatoires. Tout est alors question de timing, par exemple pour les fileuses automatiques, les métiers à tisser, les batteurs d’or, les machines à tailler les limes ou les polisseurs de miroirs. Vitesse et puissance fonctionnent en proportion inverse et le chercheur s’émerveille des vertus des vis et des engrenages.
Son autre apport est une élaboration nouvelle du dessin technique combinant vue de dessus, vue de profil, axonométries et éclatés.
Enfin, Léonard étonne par son investigation de domaines nouveaux, comme le vol, utilisant l’observation de la nature pour trouver des solutions mécaniques à des problèmes inédits.
Les limites du travail de Léonard sont évidentes – en mathématiques, par exemple – mais contrairement à ce que disent les critiques qui soulignent les déficiences de sa formation, elles l’amènent souvent à dépasser la tradition.
L’exposition « Léonard de Vinci et le biomimétisme, s’inspirer du vivant », dont Pascal Brioist est commissaire, est visible au Clos Lucé, à Amboise (Indre-et-Loire), du 7 juin au 10 septembre 2025.
Pour en savoir plus sur Léonard de Vinci et sa vie à contre-courant, le livre de Pascal Brioist Les Audaces de Léonard de Vinci, aux éditions Stock (2019).
Pascal Brioist a reçu des financements de la région Centre. J'ai reçu autrefois une APR pour un spectacle sur Marignan
Auteur : Pascal Brioist, Professeur des Universités. Spécialiste de Léonard de Vinci, des sciences et des techniques à la Renaissance, de l’Angleterre du XVIe et du XVIIe siècle., Université de Tours
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