Musée de l'innovation technique médiévale

L’objectif est de faire découvrir la richesse des innovations techniques au Moyen âge à travers des ateliers qui permettent de saisir le contexte et la nécessité de l’invention.

Ici, le visiteur peut toucher les instruments avec un guide expliquant leur usage.

 


  • Agriculture
  • Textile
  • Moulins
  • Papier
  • Imprimerie
  • Architecture
  • Navigation
  • Astronomie
  • Horlogerie

Agriculture

La première richesse au Moyen âge réside dans l’agriculture

Entre le VIIIe et Xe siècle, à l’époque carolingienne, nous assistons à une  brusque amélioration des pratiques agricoles : c'est la première révolution agricole.

Le Développement est diffus entre le Rhin et la Loire :

-     Apport germanique de l’usage du fer, des semailles de printemps

-     Apport  Romain : sédentarité, assolement.

 


La rotation triennale est pratiquée dès le IXe S (céréale de printemps, céréales d’hiver, repos).

Progressivement entre le XIe et XIIe siècle, les bœufs seront remplacés par des chevaux, équipés de Collier d’épaule , plus rapides et plus efficaces. La charrue à roue avec soc en fer et versoir supplantera l’araire progressivement (IXe S - XIIe S)

Un épis de blé au Xie siècle portait 4 grains de blé. En termes de rendement agricole :

•  Au Xe s : 1 grain en donne 2

  • Au XIVe s : 1 grain en donne 5 (cela correspond à 3-7 q/Ha)

Le modèle de développement agricole est fondé sur l’expansion des terres sur la forêt pour subvenir à l’expansion démographique importante, ce qui perturbe en permanence les équilibres. Taxes, zones franches, innovations dans les pratiques agricoles et améliorations végétales sont les éléments d’un équilibre toujours fragile dans l’Europe médiévale.

Naissance de l'industrie textile

La draperie est la plus grande industrie qu’ait connue l’Europe médiévale. Après l’agriculture c’est la source de grandes richesses.

Le travail du textile au Moyen Age est pratiqué aussi bien dans les ateliers urbains que de manière courante et individuelle dans les campagnes. Durant toute cette période, la laine reste le textile le plus employé. Viennent ensuite le lin et le chanvre, puis, en dernière position, la soie et le coton.

Entre le XIe et le XV e siècle, de nombreuses innovations ont révolutionné chaque étape de la fabrication des draps :

On sélectionne des moutons au XIIe siècle, Mérinos, venant d’Espagne pour faire des laines aux fibres plus courtes, nécessitant moins de peignage mais uniquement du cardage (les fibres sont mélangées sur des crochets fichés dans une planche).

Le cardage induit une nouvelle innovation, le rouet ou roue à filer en lieu et place du fuseau. Ce nouvel outil permet de filer la laine environ 3 x plus vite.

Le tissage va également subir des bouleversements considérables. Les métiers à tisser étaient verticaux, chaque file de chaine étant lesté d’un poids. Probablement importé d’Orient par la route de la soie, les métiers à tisser vont devenir plus productif en étant horizontaux, mus par des pédales et des navettes portant le fil de trame. On estime que le gain est de l’ordre de 5 à 10 fois par rapport aux métiers verticaux. Le métier horizontal permettait également de réaliser des draps de plus grande largeur.

Enfin, la dernière étape, le foulage qui permet de rendre le tissus plus compact va également bénéficier de l’énergie hydraulique des moulins, dits à foulon, constitués de pales de bois frape le drap régulièrement et plus rapidement que les pieds de l’ouvrier.

Qu’il s’agisse de fil ou de drap, la teinture est uniquement végétale. Les progrès dans la maitrise du mordançage avec des minéraux, la qualité des plantes tinctoriales et la maîtrise des procédés de teinture ont permis une remarquable qualité d’ornementation des tissus.

Les Moulins

Moulin Pivot - Le Lez'Art

En arrivant sur le continent européen, les moulins à eau et à vent vont connaître un essor considérable et des mutations technologiques remarquables. Au XIVe siècle, les historiens recensent un moulin pour 50 foyers : une couverture territoriale remarquable.

Pourquoi ? Vraisemblablement parce que l’Europe avait besoin d’énergie pour améliorer les rendements de la mouture des céréales correspondant à une expansion démographique et économique remarquable

 

En Europe de l’Ouest avec trois types de moulins : moulin tour, moulin pivot et moulin cavier.

Mécanisme de Moulin à vent - Le Lez'Art

Techniquement, un moulin à vent transforme l’énergie du vent, mouvement horizontal en un travail de rotation : des ailes orientées munies au départ de tissus entrainent la rotation d’un arbre moteur qui entraine un engrenage le rouet et la lanterne en une rotation verticale jusqu’à une meule tournante qui écrase le grain sur une meule gisante. La géométrie des meules va être optimisée en fonction des céréales ou d’autres matières premières à broyer.

La mouture va être enfin triée par la taille dans un blutoire, un tamis en rotation, donnant les différentes qualités de farine.

 

L’énergie des moulins va pouvoir être utilisée pour d’autres applications comme :

Le papier – Fabriano Italie XIIe siècle

l’huile

Les moulins à foulon et fouler les tissus

Les moulins à tan pour tanner le cuir

La métallurgie

 

Pour plus d'infos : http://lezart.free.fr/moulin1.htm

Architecture : la transition du Roman au Gothique

En se focalisant plus particulièrement sur la transition art roman – art gothique dans l’architecture religieuse, on observe que l’innovation ne nait pas de la technique mais la technique est au service d’une nouvelle conception de la foi.

Cette évolution architecturale prend sa source dans une conjonction de facteurs :

 


-          La fin des invasions barbares

-          La plus grande richesse due à l’amélioration des pratiques agricoles (dernière grande famine 1033)

-          La perte d’influence du clergé séculier (monastère) au profit du clergé régulier et la puissance de l’évêque plus ouvert à l’innovation.

-          Le retour des croisades ayant humanisé le christianisme : de l’abstrait au concret.

-          Une évolution théologique : si Dieu a créé toute chose, il a mis un peu de lui-même dans tout, il est donc proche de ses créations et créatures. D’après le traité de Denys, Dieu est lumière et chaque créature reçoit et transmet cette illumination.

 

C’est près de la cour royale que le berceau gothique prend forme tandis qu’au sud de la France, l’art roman persistera plus longtemps. 

Techniquement, l’art roman a permis de réaliser des prouesses architecturales et stylistiques mais la hauteur et la largeur de la nef centrale étaient limitées par ses arcs doubleaux plein cintre la plupart du temps dont le poids devait être soutenus par des bas côté surmontés de tribunes ornées de voutes en demi-berceau, de larges murs et d’épais contrefort. Par voie de conséquence, la taille des fenêtres reste modeste, ne permettant pas l’entrée tant voulue de la lumière à partir du XIIe siècle.

  Ces moyens sont constitués par l’association de deux techniques architecturales : la voûte d’ogive et l’arc-boutant.

 La voûte d’ogive permet de mieux répartir le poids de la voûte sur les colonnes, d’alléger la voute.

L’arc-boutant est la seconde grande innovation de l’art gothique. En effet, les forces exercées par la voûte sont rejetées, on l’a vu, sur les piliers. Mais ces forces descendantes sont des forces obliques et non verticales. Elles doivent donc être compensées par des forces obliques elles aussi, mais montantes. C’est ce qu’on appelle le phénomène de contrebutement. Placés à l’extérieur de l’édifice, exactement au niveau du haut des colonnes, ils neutralisent par leur propre poussée celle de la voûte. L’opposition de ces deux forces est le principe même d’une architecture dynamique.

Pour accomplir ces prouesses de hauteurs, plus de 200 innovations seront nécessaires à la construction des cathédrales gothiques, notamment :

-          L’usage du fer dans le chainage des pierres de construction

-          Des engins de levage

-          Des charpentes

-          Des vitraux

 

Le vitrail est déterminant dans l’effet recherché. On veut de la lumière et de la couleur, ce qui est a priori contradictoire. En effet, plus le vitrail va être coloré, plus les pigments freinent la diffusion de la lumière. Il y a donc là un long et génial processus d’invention, d’optimisation de la nature, de la taille des pigments et de leur répartition dans la masse de verre qui fera la légende des maîtres verriers gothiques.

Naissance de l'imprimerie

Les manuscrits produits manuellement restaient longtemps rares et chers et la copie l’apanage des moines.

On savait reproduire dès le XIVème siècle en Europe par xylographie une figure avec texte sur du papier. Mais l’introduction de caractères mobiles dans un alliage de plomb et d’une presse sont un exemple de transfert de technologies issues du métier d’orfèvre de Gutemberg (médailliste, env.1400-1468) et de presse viticole.

 En tous cas, s'il ne peut pas historiquement être considéré comme l'inventeur de l'imprimerie, il a eu le mérite d'avoir fait la synthèse de plusieurs techniques, telles la création d'un alliage au lieu de bois pour la fabrication de caractères mobiles et multipliables par moulage, la mise au point de la presse à vis et de l'encre grasse à base d'huile de lin et de suie de résineux. On a là l’exemple d’un double transfert de technologie qui amène la révolution que l’on sait.

Cartographie et navigation : les grandes découvertes maritimes

Pour naviguer et partir à la conquête de terres inconnues il faut :

  • des cartes
  • de bons bateaux
  • des instruments de navigation
  • quelques écus pour les bateaux, l'équipage et les vivres...

 

Les cartes

 Dès le XIIIe siècle, des cartes de marine applelés Portulans deviennent suffisament précises pour envisager des navigations transatlantiques. 

Les cartographes fabriquent des  cartes en triangularisant des points de repère grace ç des instruments comme les Arbalestrilles (ou bâton de Jacob)

Les bateaux

Le drakkar Viking va progressivement évoluer à partir du XIe siècle pour donner naissance à des cogues qui on fait la richesse du commerce hanséatique (les villes situées sur la mer du Nord et la mer Baltique, dont les grandes capitales restent aujourd'hui : Hambourg, Rotterdam, Oslo, Göteborg, Stockholm, Riga.

Cette nécessité de commerce permet des avancées majeures : le gouvernail d'étambot et le compas de marine (boussole fixée dur un cardan) et aussi des voiles triangulaires qui permettent de mieux remonter au vent.

Les instruments de navigation

Les instruments de navigation essentiels sont:

- le compas de navigation (cap)

- le loch (vitesse)

- l'astrolabe de marine

- le nocturlabe

- le renard de navigation

- les cartes marines

- le compas et la règle

 

Le navigateur enregistre toutes les 1/2 heure son cap et sa vitesse pour le reporter sur le renard de navigation. A la fin du quart, ces informations sont consignées sur le livre de bord.

 

La nuit, l'astrolabe de marine pointé vers l'étoile polaire donne la latitude du bateau.

le nocturlabe permet de donner l'heure, la nuit.

 

Ces informations sont dessinées sur la carte à l'aide d'un compas et d'une règle

Astronomie

La sphère céleste

La sphère céleste est une sphère dont les étoiles seraient toutes incrustées sur une sphère de très grand rayon (la sphère des fixes), ayant pour centre la Terre. Si l'observation se prolonge, il est facile de constater que la sphère des fixes est animée d'un lent mouvement de rotation autour d'un de ses diamètres (l'axe du monde) : la rotation complète s'effectue en 23 heures et 56 minutes (le jour sidéral). Les peuples de l'hémisphère nord ont très tôt remarqué que cet axe passait par l'étoile Polaire (pôle nord céleste).

Les étoiles de la sphère des fixes, comme son nom l'indique, sont immobiles les unes par rapport aux autres : ainsi par exemple, la Grande Ourse que l'on observe de nos jours se présente dans la même configuration géométrique que dans le passé... La Lune, quant à elle, « se promène » dans la sphère des fixes : elle n'occupe jamais la même place d'un soir sur l'autre par rapport au fond étoilé. Quelques « points lumineux » ont aussi ce privilège de vagabonder dans la sphère des fixes, et parfois même de se cacher des observateurs : ce sont les planètes (du grec planêtês vagabond), dont cinq sont visibles à l'œil nu (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne) et notre étoile, le Soleil également. Le soleil semble ainsi décrire en une année un grand cercle de la sphère céleste que l'on appelle l'écliptique. Le plan de l'écliptique n'est pas confondu avec le plan de l'équateur : l'écliptique coupe l'équateur céleste en deux points, dont l'un est appelé le point gamma, correspondant à la position du Soleil à l'équinoxe de printemps.

La connaissance astronomique médiévale était héritée des grecs. Dans le système de représentation de l’univers de Ptolémée, la terre est au centre. De superbes représentations de la vision géocentrique de l’univers ont été construites au moyen-âge sous forme de sphères armillaires.

La sphère armillaire n'est pas qu'une simple représentation, c'est un véritable instrument qui possède un double aspect : instrument plutôt pédagogique (maquette du fonctionnement du Monde) et instrument de mesure (sphère telle que l'a utilisée Ptolémée).

 Le plus souvent la sphère constitue un instrument de représentation de l'Univers dont elle aide à la compréhension et ne permet que quelques calculs, comme celui de l'heure du lever du Soleil ou de changements de coordonnées sans recours à la trigonométrie (avec l'aide éventuelle d'un compas à pointes sèches). Lorsqu'elle est orientable (munie d'une boussole), les cercles de référence (méridien, équateur) étant alors positionnés parallèlement aux cercles "réels", la sphère permet de déterminer l'heure ou la direction approximative d'un astre.

Les astrolabes

 

Un astrolabe est une représentation plane de la sphère céleste. Mais c'est avant tout un instrument de calcul astronomique, permettant de déterminer des heures de lever, de coucher ou de passage au méridien d'un astre, de convertir les coordonnées d'un astre d'un système de coordonnées à l'autre (horizontal, équatorial, écliptique), de trouver l'azimut, la hauteur, l'ascension droite, la déclinaison, etc.

Déjà utilisé sous l'antiquité par les Grecs, l'astrolabe a surtout été développé par les savants du monde islamique vers les XVe et XVIe siècles.

L'astrolabe comporte en général des tracés sur ses deux faces, pour une utilisation différente et complémentaire. On distingue donc la face et le dos de l'astrolabe

   

L'astrolabe est avant tout une calculatrice astronomique. A travers des instruments (astrolabes planisphérique et quadrants) qui peuvent être manipulés par les visiteurs, nous explorons ses différentes fonctionnalités :

 

Déterminer l'heure et la direction du lever (ou du coucher) de Soleil, à une date donnée.

Déterminer l'instant où le Soleil sera à tel azimut, à une date donnée.

Déterminer l'instant où le Soleil sera à tel azimut et telle hauteur, ne connaissant pas la date.

Déterminer l'heure du lever d'une étoile de l'araignée, à une date donnée.

Déterminer l'instant de culmination d'une étoile de l'araignée, à une date donnée.

Déterminer la hauteur maximale du Soleil durant l'année, en un lieu donné.

Déterminer la hauteur maximale du Soleil à une date donnée, en un lieu donné.

Déterminer l'heure par la mesure de la hauteur d'un astre, en un lieu donné, à une date donnée.

Déterminer l'ascension droite et la déclinaison d'une étoile.

Déterminer le temps sidéral en un lieu à une date et une heure donnée.

Déterminer la fin du crépuscule du soir à une date donnée, en un lieu donné.

Déterminer l'instant où un astre sera à telle hauteur, à une date donnée.

 

Déterminer l'heure et la direction du lever (ou du coucher) de Soleil, à une date donnée.

Naissance de l'horlogerie mécanique

La mesure du temps

 

La mesure précise du temps ne préoccupait guère la plupart des hommes au Moyen âge. Les paysans vivent en harmonie avec la nature et se contentent d’estimer les moments de la journée en fonction de la position du soleil. Les cadrans solaires fleurissent un peu partout en divisant la journée en 12 heures de jour et 12 heures de nuit. On parle d’heures inégales (selon la saison). 

Venu de Chine ( I Shin  725) ou d’Orient (Ctesibios d’Alexandrie) IIIe siècle av JC, des clepsydres, Horloges à eau permettent de s’affranchir du soleil. Elle permet également de déterminer l’heure des levers et coucher du soleil. Certaines Clepsydres chinoises ou arabes seront des véritables œuvres d’art avec des automates, des sonneries ou des orgues  hydrauliques. Les clepsydres n’ont malgré tout pas une régularité exceptionnelle due à l’évaporation de l’eau, du changement de masse volumique en fonction de la température voire même être sensible au gel.

 

Les monastères utilisaient régulièrement une bougie graduée. La bougie des heures

 

Les professeurs d’Université utiliseront plutôt des sabliers introduits au XIIIe siècle. Il mesure un laps de temps mais ne permet pas non plus une grande précision dans la durée.

 

 

L’apparition de l’horloge mécanique correspond à des attentes multiples : les religieux et savants nécessitant plus de précision pour les observations astronomiques ou calendaires, les bourgeois pour rémunérer les tâcherons au temps passé et à la curiosité des Hommes pour la mécanique pouvant être une représentation de la mécanique céleste.

 

Le principe est simple, il s’agit de freiner régulièrement la chute d’un poids pour laisser pas à pas « s’échapper » la force qu’il exerce sur les rouages. Un poids est donc enroulé sur un tambour d’une grande roue dentée. Pendant que deux autres fixés à un bras horizontal (le foliot) font osciller un arbre vertical, « la verge » dont les palettes interceptent tour à tour la rotation de la roue. Le nom de foliot vient de l’observation des allers retours un peu fous du bras horizontal. A qui attribuer cette découverte ? Cela est difficile à dire mais l’hypothèse selon laquelle un moine bénédictin, Gerbert d’Aurillac, devenu pape en 999, en serait si ce n’est l’inventeur, l’inspirateur repose sur le fait que ce savant connaissait les mécanismes d’échappement grecs, on lui doit également la construction d’astrolabes ; il est vraisemblable qu’il ait fait construire des horloges selon ses prescriptions.

A la fin du XIIIe siècle, les horloges mécaniques, pourtant peu précises et nécessitant d’être calées sur les cadrans solaires, vont se répandre en Europe, sonnant les heures. Ces horloges sont également des objets de prestige. Elles permettent des calculs calendaires, des phases de lune, de la position du soleil et des planètes. La magnifique horloge astronomique de Prague (XIV e siècle) en est un bel exemple. Une horloge sidérale, l’horloge astronomique de Giovanni Dondi (1363-1380) reproduit le mouvement des astres du système solaire sur 8 faces est peut être l’objet le plus complexe de cette époque.

 

L’Horloge à poids présente l’inconvénient de rester fixe. Le perfectionnement suivant, dès le XIVe siècle sera de combiner un ressort en acier à une chaine ou une ficelle sur un cône permettant de réguler la force du ressort pour générer l’horloge de table ou de voyage.

 

Son manque de précision fera développer des trésors d’invention mécanique telle que le balancier conçu par Gallilée et développé par Huygens, et les ingénieux échappements à ancre, à détente, à virgule, à cylindre permettront aux navigateurs de résoudre le problème de la longitude au XVIIIe siècle.

 

L’introduction de l’horloge mécanique contribuera à une vision nouvelle du temps, plus linéaire, ainsi qu’à un autre rapport au temps.

 

Horloge astronomique de Beauvais