Artiste et ingénieur

En mars 1499, Léonard de Vinci est alors employé comme architecte et ingénieur militaire par les Vénitiens qui cherchent à protéger leur cité. Il élabore des méthodes pour défendre la ville d’une attaque navale des Turcs avec, notamment, l’invention d’un scaphandre autonome rudimentaire. Il étudie les cours d’eau du Frioul et propose un relèvement du cours de l’Isonzo par des écluses, de façon à pouvoir inonder toute une région qui couvrait les approches de Venise.

En 1502, il est appelé par le prince César Borgia, duc de Valentinois et fils du pape Alexandre VI, avec le titre de « capitaine et ingénieur général ». Il séjourne dans les Marches et la Romagne pour inspecter les forteresses et les territoires nouvellement conquis, remplissant ses carnets de ses multiples observations, cartes, croquis de travail et copies d’ouvrages consultés dans les bibliothèques des villes qu’il traverse. Il rencontre Nicolas Machiavel, « espion » de Florence au service de Borgia.
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Morale et éthique
Léonard de Vinci pense que l’homme doit s’engager activement à combattre le mal et faire le bien car « Celui qui néglige de punir le mal aide à sa réalisation ». Il indique également qu’il ne se fait aucune illusion sur la nature de l’homme, et de la façon dont il pourrait utiliser ses inventions, comme il le fait en préambule à une présentation du sous-marin :
« Je ne décris pas ma méthode pour rester sous l’eau ni combien de temps je peux y rester sans manger. Et je ne les publie et ne les divulgue pas, en raison de la nature maléfique des hommes, qui les utiliseraient pour l’assassinat au fond de la mer en détruisant les navires en les coulant, eux et les hommes qu’ils transportent. »
Léonard de Vinci place également la récompense morale bien au-dessus des récompenses matérielles :
« Ce ne sont pas les richesses, qui peuvent être perdues. La vertu est notre vrai bien et la vraie récompense de son possesseur. Elle ne peut être perdue, elle ne peut nous abandonner, sauf quand la vie s’enfuie. » .

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Le 18 octobre 1503, il retourne à Florence où il remplit les fonctions d’architecte et d’ingénieur hydraulicien.
Léonard est consulté à plusieurs reprises comme expert, notamment pour étudier la stabilité du campanile de San Miniato al Monte et lors du choix de l’emplacement du David de Michel-Ange où son avis s’oppose à celui de Michel-Ange. C’est à cette période qu’il présente à la cité de Florence son projet de déviation de l’Arno destiné à créer une voie navigable capable de relier Florence à la mer avec la maîtrise des terribles inondations. Cette période est importante pour la formation scientifique de Léonard qui, dans ses recherches hydrauliques, pratique l’expérience. En 1504, il revient travailler à Milan qui est désormais sous le contrôle de Maximilien Sforza grâce au soutien des mercenaires suisses. La même année, Vinci réalise des études anatomiques et tente de classer ses innombrables notes. Léonard commence à travailler La Joconde (1503-1506 puis 1510-1515) qui est habituellement considéré comme un portrait de Mona Lisa del Giocondo née Lisa Maria Gherardini. Cependant, de nombreuses interprétations au sujet de ce tableau sont encore discutées.

En 1505, il étudie le vol des oiseaux et rédige le codex de Turin. Désormais observations, expériences et reconstructions à posteriori se succèdent. Une année plus tard, le gouvernement de Florence lui permet de rejoindre le gouverneur français de Milan Charles d’Amboise, qui le retient auprès de lui malgré les protestations de la seigneurie. Léonard est tiraillé entre Français et Toscans, il est pressé par le tribunal de finir La Vierge aux rochers avec son élève Ambrogio de Predis alors qu’il travaille sur La bataille d’Anghiari.

À la mort du gouverneur Charles d’Amboise en 1511 et après la bataille de Ravenne en 1512, la France quitte le Milanais. Cette seconde période milanaise permet à Léonard de Vinci d’approfondir ses recherches en science pure. La parution en 1509 du De expendentis et fugiendis rebus de Giorgio Valla eu certainement une grande influence sur lui.

« Les Médicis m’ont créé, les Médicis m’ont détruit » écrivit Léonard de Vinci, sans doute pour souligner les déceptions de son séjour romain. Sans doute pensait-il que jamais on ne lui laisserait donner sa mesure sur un chantier important. Sans doute connaissait-on aussi son instabilité, son découragement rapide, sa difficulté à terminer ce qu’il avait entrepris

Léonard comme observateur, scientifique et inventeur

L’humanisme de la Renaissance ne lie pas les sciences et les arts. Cependant, les études de de Vinci en sciences et en ingénierie sont aussi impressionnantes et novatrices que son travail artistique, enregistrées dans des carnets de notes comprenant quelque treize mille pages d’écriture et de dessins, qui associent art et philosophie naturelle (le base de la science moderne). Ces notes ont été réalisés et mises à jour quotidiennement pendant toute la vie et les voyages de Léonard. Continuellement, il s’efforce de faire des observations du monde qui l’entourait, conscient et fier d’être, comme il se définissait, un « homme sans lettres », autodidacte et lucide sur les phénomènes naturels souvent bien éloignés de ce qui était appris à l’école.

Ces journaux sont pour la plupart rédigés dans une écriture spéculaire, plus communément appelée « écriture en miroir ». La raison peut avoir été davantage un besoin pratique, pour être plus rapide, que pour des raisons de chiffrement comme cela est souvent suggéré. Comme Léonard écrivait avec sa main gauche, il devait être plus facile pour lui d’écrire de droite à gauche.

Ses notes et dessins, dont les plus anciens sont datés de 1475 montrent une grande variété d’intérêts et de préoccupations, mais aussi certaines listes quelconques d’épicerie ou de ses débiteurs. Il y a des compositions pour des peintures, des études de détails et de tapisseries, des études de visages et d’émotions, des animaux, des bébés, des dissections, des études botaniques et géologiques, des machines de guerre, des machines volantes et des travaux architecturaux.

Ces carnets de notes – initialement des feuilles volantes de différentes tailles et de différents types, données par ses amis après sa mort – ont trouvé leur place dans les collections importantes comme celles exposées au château de Windsor, au musée du Louvre, à la Bibliothèque nationale d’Espagne, à la Bibliothèque ambrosienne de Milan, au Victoria and Albert Museum et à la British Library de Londres.
Les journaux de Léonard semblent avoir été destinés à la publication, car beaucoup de feuilles ont une forme et un ordre qui en faciliteraient l’édition. Dans de nombreux cas, un seul thème, par exemple, le cœur ou le fœtus humain, est traité en détail à la fois dans les mots et les images, sur une seule feuille. Ce mode d’organisation minimise également la perte de données dans le cas où les pages seraient mélangées ou détruites. La raison pour laquelle ces journaux n’ont pas été publiés alors que Léonard était encore vie est inconnue, mais certains estiment que la société n’était pas prête pour cela, notamment l’Église vis-à-vis de ses travaux anatomiques.

Études scientifiques

L’approche de la science par Léonard est très liée à l’observation : si « la Science est le capitaine, la pratique est le soldat ». Sa science, ses recherches scientifiques ne portent exclusivement que sur les parties qu’il a pratiquées en technicien. Léonard de Vinci a essayé de comprendre un phénomène en le décrivant et en l’illustrant dans les plus grands détails, en n’insistant pas trop sur les explications théoriques. Ses études sur le vol ou le mouvement de l’eau sont sans doute ce qu’il y a de plus remarquable à ce sujet. Comme il manquait d’instruction initiale en latin et en mathématiques, les chercheurs contemporains ont largement ignoré le savant Léonard, bien qu’il ait appris par lui-même le latin.

Dans les années 1490, il a étudié les mathématiques à la suite de Luca Pacioli et a fait une série de dessins de solides réguliers dans une forme squelettique afin de les faire graver pour son livre Divina Proportione (1509). Il est alors particulièrement fasciné par l’idée de l’absolu et de l’universel. Cependant, sa culture mathématique est celle d’un praticien : elle a les objectifs limités des abacistes de son temps, il pénètre avec peine la géométrie des Grecs, sa perspective est celle de tous les théoriciens de son temps. Néanmoins, Léonard a conçu un instrument à système articulé destiné à construire une solution mécanique du problème d’Alhazen, problème essentiellement technique, et qui témoigne d’une connaissance approfondie des propriétés des coniques.

De même, la mécanique de Léonard est celle de ses contemporains, avec ses faiblesses, ses incertitudes, ses erreurs et il ne paraît pas qu’il ait apporté beaucoup de découvertes en la matière. Sa physique est assez confuse et vague. Il ne fut certainement jamais artilleur et n’a pas de théorie relative à la balistique. Pourtant, comme l’attestent certains de ses schémas, Léonard de Vinci eut peut-être l’intuition, comme on pouvait l’observer sur un jet d’eau, qu’il n’existait pas de partie rectiligne dans la trajectoire d’un projectile d’artillerie contrairement à ce qui était couramment admis à l’époque. Mais il s’arrêta très vite sur une voie que Tartaglia puis Benedetti allaient suivre et qui mena à Galilée

Si Alberti ou Francesco di Giorgio Martini se préoccupèrent de la solidité des poutres, jamais ils n’avaient cherché de formulations mathématiques. Léonard de Vinci s’intéresse au problème de la flexion, sans doute à l’aide d’expériences, et parvient à définir des lois, encore imparfaites, de la ligne élastique pour des poutres de différentes sections, libres ou encastrées dont le problème de Galilée (problème du balcon). Ce faisant, il élimine le module d’élasticité et le moment auquel avait pourtant fait allusion Jordanus Nemorarius.

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Léonard de Vinci étudia aussi beaucoup la lumière et l’optique ; en hydrologie, la seule véritable loi qu’il ait formulé est celle du débit des cours d’eau.

Il semble que, à partir du contenu de ses carnets, il ait envisagé de publier une série de traités sur une grande variété de sujets. A plusieurs reprises il mentionne un projet de traité de l’eau, mais qui paraît avoir été si considérable dans sa pensée qu’il semblait irréalisable. Les aspects de son travail sur les études de l’anatomie, de la lumière et des paysages ont été rassemblés pour la publication par son élève Francesco Melzi et finalement publiés en 1651 en Italie, longtemps après sa mort, sous le nom de Traité de la peinture par Léonard de Vinci. Selon Daniel Arasse, le traité a été publié en France bien plus tard mais eut soixante-deux éditions en cinquante ans, ce qui fait que Léonard est souvent considéré comme « le précurseur de la pensée universitaire française sur l’art .

Médecine et anatomie
La formation initiale de Léonard à l’anatomie du corps humain a commencé lors de son apprentissage avec Andrea del Verrocchio, son maître insistant sur le fait que tous ses élèves apprennent l’anatomie. Comme artiste, il est rapidement devenu maître de l’anatomie topographique, en s’inspirant de nombreuses études des muscles, des tendons et d’autres caractéristiques anatomiques visibles. Il pose les bases de l’anatomie scientifique, disséquant notamment des cadavres de criminels dans la plus stricte discrétion, pour éviter l’Inquisition. Les conditions de travail sont particulièrement pénibles à cause des problèmes d’hygiène et de conservation des corps.

Comme artiste connu, il a reçu l’autorisation de disséquer des cadavres humains à l’hôpital de Santa Maria Nuova à Florence et, plus tard, dans les hôpitaux de Milan et de Rome. De 1510 à 1511, il a collaboré dans ses recherches avec le médecin Marcantonio della Torre et, ensemble, ils ont compilé un ensemble de travaux théoriques sur l’anatomie avec plus de deux cents dessins de Léonard. Il a été publié sous le nom peu évident de Traité de la peinture en 1680.

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Léonard a dessiné de nombreux squelettes humains, des os, ainsi que les muscles et les tendons, le cœur et le système vasculaire, l’action de l’œil, les organes sexuels et d’autres organes internes. Ces observations contiennent parfois des inexactitudes dues aux connaissances de l’époque, il n’a par exemple jamais entrevue la circulation du sang. Il a fait l’un des premiers dessins scientifiques d’un fœtus dans l’utérus et la première constatation scientifique de la rigidité des artères suite à une crise cardiaque. Comme artiste, Léonard observa de près les effets de l’âge et de l’émotion humaine sur la physiologie, en étudiant en particulier les effets de la rage. Il a également dessiné de nombreux modèles dont certains avec d’importantes déformations faciales ou des signes visibles de maladie.

Il a aussi étudié et dessiné l’anatomie de nombreux animaux. Il a disséqué des vaches, des oiseaux, des singes, des ours et des grenouilles, comparant la structure anatomique de ces animaux avec celle de l’homme. Il étudia également les chevaux.

Ingénierie et invention

« Combien de biographies n’a-t-on pas écrites, qui ne mentionnent cette activité scientifique ou technique que pour montrer l’étendue d’un savoir qu’on veut universel […] Tout ceci n’a pu se faire que péniblement, par une recherche constante de ce qu’avaient écrit les anciens ou les prédécesseurs immédiats […] Et faute de connaître tout ce passé qui l’avait fait, on a présenté Léonard comme un inventeur fécond »

Léonard de Vinci s’inscrit dans le courant technicien de la Renaissance et, comme tel, il eut des prédécesseurs immédiats ou plus lointains parmi lesquels on peut citer Konrad Kyeser, Taccola, Roberto Valturio, Filippo Brunelleschi , Jacomo Fontana ou encore Leon Battista Alberti à qui il doit sans doute beaucoup.

Certains furent des personnalités plus puissantes, des esprits plus complets, des curiosités plus larges encore. C’est le cas de Francesco di Giorgio Martini, qui fut son supérieur lors de la construction du dôme de Milan et à qui il emprunta certainement beaucoup. Étant sans doute moins occupé par ses réalisations que ce dernier du fait d’un carnet de commandes moins rempli, Léonard de Vinci sera à la fois plus prolixe mais surtout capable d’un changement de méthode.

Léonard est considéré comme le précurseur de nombre de machines modernes et, au-delà de l’étonnement éprouvé face à l’imagination prospective de l’auteur, on peut vite constater que le fonctionnement réel de la machine n’a pas dû être son souci premier. Comme le moine Eilmer de Malmesbury au XIe siècle qui avait oublié la queue dans sa machine volante, les inventions de Léonard butent sur de nombreuses difficultés : l’hélicoptère s’envolerait comme une toupie, le scaphandrier s’asphyxierait, le bateau à aubes n’avancerait pas… De plus, dans ces épures, Léonard ne pose jamais le problème de la force motrice.

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Dans une lettre adressée à Ludovic Sforza, il prétend être capable de construire toutes sortes de machines à la fois pour la protection de la ville et pour le siège. Quand il a fui à Venise en 1499, il a trouvé un emploi d’ingénieur et a développé un système de barrières mobiles pour protéger la ville contre les attaques terrestres. Il a également eu pour projet de détourner la circulation de l’Arno afin d’irriguer les champs toscans, de faciliter le transport et même de gêner l’approvisionnement maritime de Pise, la rivale de Florence.

Ses carnets présentent un grand nombre d’« inventions » , à la fois pratiques et réalistes, notamment des pompes hydrauliques, des mécanismes à manivelle comme la machine à tailler les vis de bois, des ailettes pour les obus de mortier, un canon à vapeur, le sous-marin, la bicyclette, plusieurs automates, le char de combat, l’automobile, des flotteurs pour « marcher sur l’eau », la concentration d’énergie solaire, la calculatrice, le scaphandre autonome, la double coque ou encore le roulement à billes.
Un examen attentif de ces épures indique cependant que nombre de ces techniques furent, soit empruntées à quelques prédécesseurs immédiats (la turbine hydraulique à Francesco di Giorgio Martini, la chaîne articulée pour la transmission des mouvements à Taccola…), soit l’héritage d’une tradition encore plus ancienne (le martinet hydraulique est connu au XIIIe siècle, les siphons et aqueducs sont visibles chez Frontin, les automates de divertissement décrit par les mécaniciens grecs…). Pourtant Léonard fut aussi novateur ; il est sans doute l’un des premiers dans le cercle des ingénieurs de l’époque à s’intéresser au travail mécanique du métal et en particulier de l’or, plus malléable. Avec la machine volante, les quelques machines textiles, pour lesquels la régularité des mouvements mis en oeuvre lui permettent d’appliquer son sens de l’observation, signent son originalité. Le métier mécanique, la machine à carder et celle à tondre les draps font sans doute de Léonard, le premier qui chercha à mécaniser une fabrication industrielle. La machine à polir les miroirs, qui supposait la solution d’un certain nombre de problèmes pour obtenir des surfaces régulières, planes ou concaves, a été imaginée pendant son séjour romain alors qu’il étudiait la fabrication des images. Paradoxalement, Léonard de Vinci s’intéressa peu à des inventions que nous jugeons aujourd’hui très importantes telles que l’imprimerie, même s’il est un des premiers à nous donner une représentation d’une presse d’imprimerie.

Si la guerre peut répondre à une nécessité, elle est « pazzia bestialissima » (une « folie sauvage »). Il étudie donc les armes tout en gardant du recul quant à leur utilisation.

En 1502, Léonard a dessiné un pont de deux cent quarante mètres dans le cadre d’un projet de génie civil pour le sultan ottoman Bayezid II d’Istanbul. Le pont était destiné à franchir l’embouchure du Bosphore connue sous le nom de la « Corne d’Or ». Beyazid ne poursuit pas le projet, car il estime que cette construction serait impossible. La vision de Léonard a été ressuscitée en 2001 quand un petit pont basé sur sa conception a été construit en Norvège. Le 17 mai 2006, le gouvernement turc a décidé de construire le pont de Léonard pour la Corne d’Or.

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Pendant la majeure partie de sa vie, Léonard a été, comme Icare, fasciné par le vol. Il a produit de nombreuses études sur ce phénomène en s’inspirant des oiseaux et des plans de vol de plusieurs appareils, dont les prémisses d’hélicoptère nommées la « vis aérienne », le parachute et un deltaplane en bambou. Sur ce nombre, la plupart étaient irréalisables, mais le deltaplane a été construit, et, avec l’ajout un empennage pour la stabilité, a volé avec succès. Néanmoins, il semble probable qu’il estimait que les systèmes proches des chauves-souris avaient le plus gros potentiel. Il inventa également la soufflerie aérodynamique pour ses travaux.

De Vinci a également étudié l’architecture. Il est influencé par les travaux de Filippo Brunelleschi et a projeté de surélever le baptistère Saint-Jean de Florence ou de créer une tour-lanterne pour la cathédrale de Milan[26]. Il utilise souvent la forme octogonale pour les bâtiments religieux et le cercle pour les militaires. Suite à la peste qui frappe Milan vers 1484 et 1485, il conçoit une ville parfaite théorique avec des axes de circulation optimaux et des conditions de vie de qualité, sa vision n’est pas marquée par des distinctions sociales mais fonctionnelles, tels des organes dans un corps humains. Il travaille également sur les jardins. Néanmoins, beaucoup de ses travaux sur l’architecture seront perdus.

Pensée et méthode de Léonard de Vinci

On doit reconnaître à Léonard de Vinci un besoin de rationaliser inconnu jusqu’alors chez les techniciens. Avec lui la technique n’est plus affaire d’artisans, de personnes ignorantes et de traditions plus ou moins valables et plus ou moins comprises par ceux qui étaient chargés de l’appliquer.

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C’est d’abord par les échecs, par les erreurs, par les catastrophes qu’il essaie de définir la vérité : les lézardes des murs, les affouillements destructeurs des berges, les mauvais mélanges de métal sont autant d’occasions de connaître les bonnes pratiques.

Progressivement, il élabore une sorte de doctrine technique, née d’observations, bientôt suivies d’expériences qui furent parfois conduites sur de petits modèles. Harald Höffding présente sa pensée comme un mélange d’empirisme et de naturalisme. En effet si pour Léonard de Vinci « La sagesse est la fille de l’expérience », elle permet de vérifier constamment ses intuitions et théories car « L’expérience ne se trompe jamais ; ce sont vos jugements qui se trompent en se promettant des effets qui ne sont pas causés par vos expérimentations. »

La méthode de Léonard de Vinci a certainement consisté dans la recherche de données chiffrées et son intérêt pour les instruments de mesure en témoigne. Ces données étaient relativement faciles à obtenir dans le cas des poutres en flexion par exemple, beaucoup plus compliquées dans le domaine des arcs ou de la maçonnerie. La formulation des résultats ne pouvait être que simple, c’est à dire exprimée le plus souvent par des rapports. Cette recherche effrénée de l’exactitude est devenue la devise de Léonard de Vinci, « Hostinato rigore – obstinée rigueur ». C’est néanmoins la première fois qu’on voit appliquer de telles méthodes dans les métiers où on dut longtemps se contenter de moyens irraisonnés d’appréciation.

Ce faisant, Léonard en est arrivé à pouvoir poser des problèmes en termes généraux. Ce qu’il cherche avant tout ce sont des connaissances générales, applicables dans tous les cas, et qui sont autant de moyens d’action sur le monde matériel. Pour autant sa « science technique » reste fragmentaire. Elle s’attache à un certain nombre de problèmes particuliers, traités très étroitement, mais il y manque encore la cohérence d’ensemble qu’on trouvera bientôt chez ses successeurs.

Pour lui, cette recherche dans tous les domaines de la science et de l’art est normale car tout est lié. Sa curiosité et son activité perpétuelle sont un moyen de garder un esprit vivace car « Le fer se rouille, faute de s’en servir, l’eau stagnante perd de sa pureté et se glace par le froid. De même, l’inaction sape la vigueur de l’esprit. ». Léonard de Vinci considère la peinture par exemple comme l’expression visuelle d’un tout, l’art, la philosophie et la science sont selon lui indissociables, pouvant expliquer en partie son approche de polymathe et « Qui blâme la peinture n’aime ni la philosophie ni la nature. ». En proposant une « synthèse par la beauté », Léonard de Vinci illustre à lui seul ce que fut le grand courant d’innovation de la Renaissance

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