Léonard de Vinci et ses remarquables inventions

Léonard de Vinci (1452-1519) est devenu l'emblème des artistes ingénieurs de la Renaissance et, presque par définition, le symbole d'un esprit. Il était à la fois scientifique, ingénieur, inventeur, anatomiste, peintre, sculpteur, architecte, urbaniste, botaniste, musicien, poète, philosophe et écrivain. Bien peu de ses contemporains étaient sans doute au courant de ses multiples facettes ; elles ont été révélées plus tard, par l'étude des restes de ses carnets de notes. Ces fascinants objets contiennent quelque 13.000 pages d'écriture et de dessins qui associent art et philosophie naturelle, c'est-à-dire, en langage moderne, qui relèvent des sciences naturelles.


Machines volantes, scaphandres de plongée…

Ces dessins ont frappé les Hommes du XXe siècle, non seulement par leur beauté esthétique, mais surtout parce qu'ils donnent l'impression que Léonard de Vinci était un précurseur de l'époque moderne avec ses inventions : machines volantes, scaphandres de plongée ou encore machines préfigurant la révolution industrielle. On sait aujourd'hui qu'il n'était pas exactement un prodigieux génie en avance de plusieurs siècles par rapport à ses contemporains. Certaines de ses machines sont d'ailleurs plus ou moins ébauchées dans des traités d'ingénieurs de son époque (ceux de Francesco di Giorgio Martini, Leon Battista Alberti, Taccola) et il a probablement consulté ces documents. Quoi qu'il en soit, ce qu'il en a tiré est tout de même remarquable. Voici donc un diaporama regroupant quelques-unes des plus belles inventions de Léonard de Vinci.

Cette machine de Léonard de Vinci est une sorte de précurseur des automobiles. Des engrenages reliés aux roues sont mis en mouvement par l'énergie élastique accumulée dans des arbalètes. On peut trouver des versions plus simples et moins esthétiques de cette machine chez certains ingénieurs et prédécesseurs de Léonard de Vinci, au Moyen Âge et pendant la Renaissance.

Les dessins à gauche en arrière-plan sont extraits du Codex Atlanticus, un recueil de dessins et de notes de Léonard de Vinci conservé à la bibliothèque Ambrosienne de Milan.

Crochet.david, CC by-sa 3.0


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Il est difficile de dire si Léonard de Vinci est bien le premier à avoir inventé le parachute mais il est certainement un des pionniers de ce concept du point de vue scientifique.

Le dessin en arrière-plan est extrait du Codex Atlanticus, un recueil de dessins et de notes de Léonard de Vinci conservé à la bibliothèque Ambrosienne de Milan. Le dessin a probablement été réalisé entre 1485 et 1502.

Nevit Dilmen, CC by-sa 3.0

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Bien que condamnant la guerre, Léonard de Vinci a passé beaucoup de temps à concevoir et dessiner des armes. Comme en témoigne le Codex Atlanticus, il était tout particulièrement fasciné par les catapultes.

Ici, une représentation d'un des dessins qu'il a fait à ce sujet. Il ne s'agit en rien d'une invention car ces armes étaient connues depuis l'Antiquité, mais Léonard y apporte sa touche esthétique si caractéristique.

Catalogo collezioni, CC by-sa 4.0

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Léonard de Vinci a-t-il inventé la bicyclette ? Cette réalisation est tirée d'un dessin controversé découvert pendant les années 1960 en séparant deux feuillets du Codex Atlanticus qui avaient été collés. Le document est daté de 1493 de la main même de Léonard mais certains pensent que le dessin est un faux.

Toutefois, on trouve dans le Codex Madrid, un autre recueil de dessins de Léonard de Vinci qui nous est parvenu, la description d'une chaîne ressemblant en tout point à la chaîne de vélo figurant sur la bicyclette du Codex Atlanticus. Le mystère demeure.

(Eloquence), DP

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Le char d'assaut de Léonard de Vinci

Très connu, le char d'assaut de Léonard de Vinci n'est cependant pas une totale nouveauté ; le concept était latent dès les tours mobiles de combat de l'époque romaine. Ce char se déplace grâce aux huit hommes qui sont à l'intérieur. Léonard pensait que des chevaux ne supporteraient pas d'être enfermés dans ce « tank ».

Sa forme conique est destinée à dévier les projectiles, boulets de canon ou blocs de roche lancés par une catapulte. On pense qu'il était renforcé par des plaques métalliques, selon la conception qu'en avait Léonard. Comme pour l'immense majorité de ses inventions, il n'a jamais été réalisé de son vivant.

Erik Möller, CCO

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La vis d'Archimède et l'ingénierie hydraulique

Léonard de Vinci était passionné par l'ingénierie hydraulique et par les travaux d'Archimède. On voit donc ici une vis d'Archimède mise en rotation à la main et qui pouvait servir de pompe pour faire remonter de l'eau.

Crochet.david, CC by-sa 3.0

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Voici une invention qui illustre bien la passion de Léonard de Vinci pour les armes. N'oublions pas qu'il s'était présenté au duc de Milan comme un ingénieur militaire tout autant qu'un artiste. On voit ici l'une de ses mitrailleuses, encore appelées « ribaudequins » au moment du développement des armes à feu en Europe.

Sémhur GFDL

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Voici une des machines volantes de Léonard de Vinci. Elle semble plus tenir du planeur que des inventions dessinées pour faire du vol battu. Léonard de Vinci était limité par les sources d'énergie disponibles à son époque. Il semble avoir compris au fil du temps qu'il devait s'orienter vers ce type de machine imitant les oiseaux en vol plané. Le but ? Réaliser l'un des plus vieux rêves de l'Homme : voler.

Diagram Lajard, DP

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Voici un exemple d'une des machines de levage conçues par l'ingénieur Léonard de Vinci. Il s'agit d'une grue à plateforme annulaire. Léonard de Vinci s'est probablement inspiré ici des créations des ingénieurs de l'époque qui servaient à la construction de palais et de dômes tel celui de Florence.

Catalogo collezioni, CC by-sa 4.0

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Aucun dessin connu de Léonard de Vinci ne ressemble exactement à cette image de scaphandre. Toutefois, il en existe qui possèdent certains éléments analogues. N'oublions pas que les inventions de Léonard sont des améliorations d'idées qui étaient déjà dans l'air du temps chez ses contemporains. D'ailleurs, des moyens pour aller sous l'eau étaient déjà examinés au Moyen Âge avec des esquisses de solution.

Léonard semble avoir imaginé ici une combinaison de plongée équipée d'un masque, lui-même relié à la surface par des tuyaux amenant l'air au plongeur. Hélas, ce système ne permet pas de plonger en dessous de quelques mètres car les poumons doivent travailler contre la pression de l'eau.

Catalogo collezioni, CC by-sa 4.0

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L'ornithoptère de Léonard de Vinci


C'est, semble-t-il, l'un des premiers dessins que Léonard de Vinci ait consacré à ses machines volantes. Il préfigure d'autres versions de l'ornithoptère, cet aéronef dont la sustentation est assurée par des battements d'ailes suivant le principe du vol des oiseaux. Un système de levier transforme des mouvements alternés des pieds et des mains en battements d'ailes. Le dessin est extrait du Codex Atlanticus.

Special Collections Toronto Public Library, CC by-nc 2.0

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L'Homme de Vitruve est probablement le dessin le plus emblématique de Léonard de Vinci. Il est le symbole des idéaux de la Renaissance et de l'humanisme, ce courant culturel où l'art, la science et la philosophie n'étaient qu'un et où l'Homme était au centre de l'univers. Annoté et réalisé vers 1490, ce dessin est fait à la plume, à l'encre et au lavis.

L'artiste s'est ici inspiré de sa lecture des théories exposées par Vitruve dans son traité d'architecture. Vitruve était un ingénieur et architecte romain vivant à l'époque de l'empereur Auguste. Le dessin de Léonard est censé représenter des proportions parfaites d'un corps humain idéal. Ces proportions sont basées sur des structures mathématiques et symbolisent l'harmonie de l'univers.

L'Homme de Vitruve est associé ici à un compas, un fac-similé réalisé d'après le folio 696r du Codex Atlanticus de Léonard de Vinci (1514-1515).

Caroline Léna Becker, CC0 1.0

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Cette machine est une scie hydraulique inspirée par un dessin extrait du Codex Atlanticus, un recueil de dessins et de notes de Léonard de Vinci conservé à la bibliothèque Ambrosienne de Milan. La scie est entraînée par une roue à godets qui tourne grâce à l'eau et dont le mouvement en rotation est transformé en mouvement vertical. Plusieurs machines de Léonard tirent leur énergie des mouvements de l'eau.

Alessandro Nassiri, CC by-sa 4.0

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La vis aérienne est l'une des plus célèbres machines imaginées par Léonard de Vinci ; elle préfigure d'une certaine façon l'hélicoptère. Le dessin que vous voyez date des années 1487-1490. Il illustre une fois de plus l'obsession de Léonard pour le vol.

Son principe est inspiré par la vis d'Archimède, que l'on peut utiliser pour pomper de l'eau et qui avait vivement intéressé Léonard. Celui-ci faisait une comparaison entre l'air à l'eau, et elle était très juste puisqu'il s'agit effectivement de deux fluides.

Catalogo collezioni, CC by-sa 4.0

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Léonard de Vinci et sa vision du bateau à aubes

Léonard de Vinci n'est pas l'inventeur du concept du bateau à aubes : on le trouve déjà dans les œuvres de l'ingénieur et architecte romain Vitruve, mais aussi dans des traités datant du Moyen Âge et même chez les Chinois, il y a plus de 1.000 ans. Toutefois, comme toujours, Léonard en fait des illustrations esthétiques inimitables.

Crochet.david, CC by-sa 3.0

Pompe hydraulique, roulement à billes, métier à tisser, canon à vapeur, char d'assaut, scaphandre sous-marin, bateau à aubes, sous-marin, hélicoptère, deltaplane, parachute...



Peintre, inventeur, ingénieur, scientifique, humaniste, philosophe, il est pour beaucoup un esprit universel, qui fascine encore cinq cents ans plus tard. Au passage du quinzième siècle au seizième, il illustre, et parfois incarne, la Renaissance, avec ses avancées dans le domaine artistique mais aussi dans les sciences et, avant tout, dans l'approche scientifique.

Leonardo di ser Piero, dit Leonardo da Vinci (Léonard de Vinci pour les francophones), naît le 15 avril 1452 à Vinci, petite ville de Toscane proche de Florence, des amours illégitimes d'un notaire, ser Piero, et d'une paysanne. Après une éducation scolaire diversifiée, il commence sa vie d'adulte comme peintre dans un atelier florentin de grande renommée, celui de Verrochio. A 26 ans, Léonard quitte son maître et a déjà acquis une belle réputation d'artiste peintre. Adepte de l'art nouveau du clair-obscur, il perfectionne sa technique du sfumato (embrumé) qui adoucit les contrastes et améliore le réalisme des paysages ou des portraits.



En 1481, il s'installe à Milan au service du duc Ludovic Sforza. Ses activités sont alors multiples. Il est peintre (La Cène est réalisée à cette époque) mais aussi sculpteur, ordonnateur des spectacles et ingénieur. Il travaille sur différents projets techniques, du métier à tisser à l'amélioration des horloges et s'intéresse aux mathématiques. On le retrouve également, en tant qu'ingénieur, dans une étude sur l'irrigation des cultures par les fleuves et les canaux. Urbaniste avant l'heure, il réfléchit sur une cité idéale.

Après l'invasion de la Toscane par les Français, avec qui il collabore provisoirement, puis le retour de Ludovic Sforza, il fuit à Venise.

C'est d'abord comme ingénieur qu'il entre au service du pouvoir vénitien, pour mettre au point une défense de la ville contre les envahisseurs potentiels, censément turcs. C'est là qu'il conçoit un scaphandre à casque pour évoluer sous les eaux, mais qui ne sera jamais testé.


Dans les années 1500, il est de retour à Florence et participe à des travaux d'hydraulique. Mais la peinture est toujours au centre de son œuvre et c'est en 1503 qu'il entame le Portrait de Monna Lisa, qui deviendra La Joconde, un tableau qui ne le quittera jamais. Au même moment, il se lance dans la réalisation d'une gigantesque fresque murale, La bataille d'Anghiari, au Palazzo Vecchio, en face de celle commandée à Michel-Ange. L'œuvre restera inachevée, peut-être à cause d'un procédé de séchage un peu trop innovant, qui a dégradé la peinture. La fresque sera recouverte par une autre et se trouve peut-être encore aujourd'hui derrière un mur, actuellement recouvert par une autre fresque, de Giorgio Vasari.

A cette époque, Léonard est féru de sciences. Il étudie les mathématiques, l'anatomie animale et humaine, ainsi que le vol des oiseaux. Il continuera dans cette voie après un séjour à Milan, dans une région de nouveau envahie par les Français et passée sous le gouvernement de Charles d'Amboise. Entre 1508 et 1510, il réalise plusieurs études qui seront réunies dans un document unique, le Codex Leicester. Cet ouvrage de 72 pages donne une solution à la présence de fossiles de coquillages à haute altitude en montagne (le sol, selon Léonard, se serait soulevé), étudie le mouvement de l'eau des rivières et l'érosion qui en résulte et s'intéresse à la lumière émise par la Lune, qui serait due à la réflexion de la lumière solaire par un océan recouvrant notre satellite.

Dans toutes ces études, Léonard de Vinci suit une méthode rationnelle, rigoureuse, fondée sur l'observation. Infatigable et éclectique, il dessine, comme en témoignent les documents parvenus jusqu'à nous, à peu près tout ce qu'il rencontre, humains, animaux, plantes, mécanismes... Il a le rare privilège d'avoir accès à des cadavres humains, dont il étudie minutieusement l'anatomie interne. En géométrie, il explore des formes nouvelles. Son dessin du rhombicuboctaèdre est devenu célèbre.

Huit triangles et dix-huit carrés : c'est le rhombicuboctaèdre. (Licence Commons)


Léonard vit ses dernières années italiennes à Rome, au service des Médicis, qui dirigent quasiment le pays et protègent l'artiste depuis longtemps. Mais la concurrence de Raphaël et de Michel-Ange, étoiles montantes de la peinture et de la sculpture, est rude...

En 1515, la bataille de Marignan donne le pays milanais à François 1er, qui convie Léonard en France. L'année suivante, l'artiste s'installe au Clos-Lucé, dans un manoir situé à quelques centaines de mètres du château d'Amboise. Il suscite l'admiration du roi, qui lui achète La Joconde, et le laisse libre de « faire ce qu'il veut ». Mais Léonard est malade et meurt en 1519.

Les dizaines de milliers de documents, notes manuscrites, études, dessins, sont assez rapidement disséminés et ne seront récupérés qu'en partie au fil des siècles.


L'héritage scientifique de Léonard de Vinci

Son hélicoptère ne pouvait pas voler, son scaphandre aurait noyé son utilisateur, son parachute était trop lourd, son char d'assaut restait mal pratique... Que n'a-t-on dit sur les inventions impossibles de Léonard de Vinci.

Le jugement est nécessairement injuste s'il ne prend pas en compte le contexte. A l'orée du seizième siècle, la seule force motrice connue était la puissance animale ou humaine et la science est balbutiante. Les inventions de Léonard, qu'elles soient véritablement nouvelles (comme les engins volants) ou inspirées de travaux antérieurs (comme nombre de ses machines hydrauliques), reposent néanmoins sur des concepts novateurs pour l'époque.

Son hélicoptère, ou vis aérienne, ne peut pas voler, même avec un moteur, car il manque une hélice contra-rotative pour éviter de faire tourner aussi la cabine et son passager. Mais cette ébauche exploite une idée neuve : l'air est épais et on peut y prendre appui. Son parachute est trop lourd car la technologie de l'époque n'avait pas encore inventé... les nouveaux matériaux. Le 26 avril 2008, Olivier Vietti-Teppa a sauté depuis 650 mètres d'altitude au-dessus de l'aéroport de Payern (Suisse, canton de Vaud) avec un engin calqué sur celui de Léonard, mais constitué d'une toile moderne.



Ces inventions sont pour la plupart restées sans lendemain, sauf dans le domaine de l'hydraulique, sans doute parce qu'elles étaient très en avance sur leur époque mais aussi parce qu'elles sont restées longtemps inconnues. De son vivant, Léonard de Vinci a explicitement émis un doute sur l'usage qu'en feraient ses contemporains. Même s'il a étudié de nombreux engins militaires, l'artiste considérait la guerre comme une « folie sauvage ». A l'approche de sa mort, il a tout de même légué l'ensemble de ses manuscrits à Francesco Melzi, qui fut son élève et était resté son ami fidèle. Mais ces dizaines de milliers de documents ont disparu complètement durant quatre siècles.


Etude anatomique de l'embryon humain. (Licence Commons)

Sur le plan scientifique, en revanche, l'apport de Léonard de Vinci a probablement marqué la génération suivante. C'est bien à cette époque que l'on assiste à la naissance d'une véritable méthode scientifique, allant de l'observation à la théorie en passant par l'hypothèse et l'expérience. Galilée, qui naît 45 ans après la mort de Léonard, en sera un des grands fleurons suivants.


Le marteau mécanique, le scaphandre, le bateau à aubes, les barrières de protection mobiles, la pompe hydraulique, la machine à tailler les vis en bois, les ailettes pour les obus de mortier, le canon à vapeur, le sous-marin, le char d'assaut, l'automobile, les ski flottants, la calculatrice, le roulement à billes, l'hélicoptère, le deltaplane, le métier à tisser mécanique, la machine à carder, la machine à polir les miroirs, le parachute, la bicyclette (contestée)...


Une machine à polir les miroirs. (Licence Commons)
Où voir Léonard ?

Le château du Clos-Lucé (Amboise, Indre-et Loire), restauré, se visite. C'est là que Léonard de Vinci vécut ses dernières années. Dans une grande halle se trouvent réunies plusieurs maquettes de différents engins imaginés par Léonard.

LeMusée des Sciences et des Techniques Léonard de Vinci, à Milan, expose une grande quantité de dessins et de maquettes.
Documents importants parvenus jusqu'à nous

Codex Atlanticus
Recueil de dessins et de notes, datés de 1478 à 1518, rassemblés en 1.119 feuillets de grand format (celui d'un atlas, d'où le nom). Il rassemble les principales études techniques de Léonard de Vinci. On y trouve de nombreux engins hydrauliques pour le transport ou le pompage de l'eau. Y figure également un pont démontable, destiné aux militaires tout comme le fameux char d'assaut. Une simple esquisse évoque l'idée étonnante de flotteurs pour marcher sur l'eau. C'est également dans ce document que se trouvent réunis les dessins de machines volantes, planeurs et vis aérienne, et les études du vol des oiseaux. Le Codex Atlanticus se trouve actuellement à la Bibliothèque Ambrosienne de Milan.
Codex Leicester
Ensemble de 18 feuilles pliées en deux et écrites en recto-verso, et donc constitué de 72 pages. Rédigé en écriture spéculaire (de gauche à droite, que l'on peut lire à l'aide d'un miroir), il récapitule des observations scientifiques dans plusieurs domaines. Léonard y explique la présence de coquillages fossiles en montagne par le soulèvement du fond de la mer dans le passé. L'eau recouvrant la surface lunaire expliquerait la réflexion de la lumière solaire. S'y trouvent également des observations sur les mouvements des fleuves et des rivières et sur l'érosion qu'ils engendrent. Bill Gates l'a acheté en 1994 pour 30,8 millions de dollars. Chaque année, il est exposé dans un pays différent.
Codex de Madrid I et II
Découvert en 1966, il contient des dessins de multiples mécanismes, précisément décrits.

Quelques œuvres parmi les plus connues

La Vierge aux rochers (entre 1483 et 1484), première version, musée du Louvre, Paris.
Le Musicien (1490), portrait de Franchini Gaffurio, Bibliothèque Ambrosienne, Milan.
La Belle Ferronière (entre 1490 et 1496), musée du Louvre, Paris.
La Cène (entre 1495 et 1498), fresque, Eglise Santa Maria delle Grazie, Milan.
La Joconde ou Mona Lisa (entre 1503 et 1504 puis entre 1510 et 1515), musée du Louvre, Paris.
La bataille d'Anghiari (1504-1506), peinture murale inachevée, salle du Grand conseil du Palazzo Vecchio, Florence, détruite au XVIe siècle, reprise ensuite, notamment par Pierre-Paul Rubens.
La Vierge, l'Enfant Jésus et sainte Anne (1508-1510), musée du Louvre, Paris.
Bacchus (1510-1515), musée du Louvre, Paris.