Un ordinateur vieux de deux-mille ans livre ses secrets grâce aux ondes gravitationnelles

La machine d’Anticythère, un artefact archéologique retrouvé dans une épave de galère romaine sur l’île grecque du même nom, fascine les chercheurs depuis sa découverte en 1901. Elle comporte notamment un mécanisme précis et délicat constitué de nombreux engrenages, et tout le monde a vite compris qu’il s’agissait d’un objet exceptionnellement complexe — surtout lorsqu’on tient compte de son âge canonique. En effet, les premières datations ont déterminé que la machine avait été créée autour du IIe siècle avant J.-C. ; technologiquement parlant, elle dispose donc de plusieurs siècles d’avance sur tous les autres mécanismes comparables découverts à ce jour.

Quelques années plus tard, les premiers experts ont commencé à suggérer qu’il s’agissait d’un calculateur astronomique, conçu pour déterminer la position des corps célestes et pour prévoir des éclipses solaires. Et jusqu’à présent, toutes les découvertes suivantes ont également pointé dans cette direction.

Mais l’étude de cet objet fascinant, aujourd’hui considéré comme le tout premier calculateur analogique de l’histoire, s’est vite heurtée à certaines limites. En effet, la machine est loin d’être intacte. Les chercheurs ne disposent que de quelques fragments de bronze extrêmement oxydés et incrustés. Un crève-cœur pour les historiens, qui espéraient en tirer des informations incroyablement précieuses sur les connaissances scientifiques des Grecs de l’époque.

Mais tout récemment, des chercheurs de l’Université de Glasgow ont fait un grand pas en avant, en utilisant notamment une technique intimement liée à l’espace. Une coïncidence presque poétique.

L’anneau calendaire, le cœur de la machine

Ces nouveaux travaux sont partis d’une étude de 2020. À l’époque, une autre équipe a utilisé une nouvelle technique d’imagerie par rayons X pour obtenir de nouvelles images de la pièce maîtresse du dispositif, une roue aujourd’hui appelée anneau calendaire. Les chercheurs ont observé que cet élément est ponctué de nombreuses perforations qui jouaient sans doute un rôle très important dans le fonctionnement de la machine.

Le problème, c’est que l’anneau est fracturé et incomplet ; les auteurs n’ont donc pas pu déterminer le nombre exact de trous. Ils ont dû se contenter de l’estimer. Un obstacle regrettable, sachant qu’il s’agit d’une information cruciale pour comprendre le fonctionnement de la machine d’Anticythère.

Les statistiques et l’astrophysique à la rescousse

C’est là qu’interviennent les chercheurs écossais. Graham Woan, professeur à l’Université de Glasgow, a estimé qu’il pouvait apporter une réponse à cette question grâce à l’analyse bayésienne. Il s’agit d’une méthode basée sur les probabilités qui permet de travailler avec des données incomplètes en raisonnant avec des niveaux d’incertitude. En appliquant cette technique aux positions des trous sur les six fragments restants, il a conclu que l’anneau calendaire contenait initialement 354 ou 355 orifices.

En parallèle, Joseph Bayley, un de ses collègues de l’Institut de Recherche Gravitationnelle de la même université s’est aussi penché sur le problème. L’astrophysicien a adapté des techniques de modélisation statistique utilisées par son équipe pour interpréter les données du LIGO, un des interféromètres les plus avancés au monde. La principale mission de cet engin, c’est de capturer des ondes gravitationnelles. Ce terme, introduit par Einstein dans le cadre de sa théorie de la relativité générale, désigne des courbures de l’espace-temps qui apparaissent lors d’événements astronomiques de grande ampleur, comme des collisions entre trous noirs.

Grâce à ces outils mathématiques de pointe, Bayley est arrivé exactement au même résultat que Woan, à savoir que l’anneau comportait 354 ou 355 perforations.

La cerise sur le gâteau, c’est que cette deuxième analyse complémentaire a aussi révélé un autre détail important : les trous étaient disposés avec une variation moyenne d’environ 0,028 mm. Un niveau de précision absolument extraordinaire pour un objet âgé de plus de deux millénaires qui laisse les chercheurs songeurs.

Une belle confirmation et de nouvelles pistes de recherche

Selon les auteurs, cette double analyse confirme que le mécanisme correspond parfaitement à un ancien cycle lunaire autrefois utilisé à Babylone.

« D’autres études ont suggéré que l’anneau calendaire servait probablement à suivre le calendrier lunaire, mais les deux techniques que nous avons appliquées ici renforcent grandement cette hypothèse », explique Bayley. Il s’est aussi étendu sur l’incroyable degré de précision mis en évidence par son analyse.

« Cela a encore renforcé mon appréciation du mécanisme d’Anticythère, ainsi que le travail et le soin que les artisans grecs ont mis à le fabriquer. La précision du positionnement des trous a dû nécessiter des techniques de mesure extrêmement précises et une main incroyablement stable pour les percer », s’émerveille-t-il.

Mais l’histoire ne va pas s’arrêter là. Il reste sans doute beaucoup de choses à apprendre sur ce qui pourrait être le premier ordinateur de l’histoire de l’humanité. Les auteurs espèrent donc que leurs travaux permettront de mieux comprendre les exploits scientifiques des Grecs de l’époque. « Nous espérons que nos découvertes contribueront à approfondir nos connaissances sur la manière dont cet appareil remarquable était utilisé », conclut Woan.

Le texte de l’étude est disponible ici (au format pdf).

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