Introduction à l’optique

Si les penseurs s’accordent depuis l’Antiquité pour désigner l’œil comme organe central de la vision, le fonctionnement de ce processus sensoriel n’est quant à lui pas aussi clair. Comment l’image parvient-elle à l’œil ? Comment l’œil arrive-t-il à faire du sens de ce qu’il perçoit ? Pour les scientifiques médiévaux, ces questions sont d’autant plus importantes puisqu’elles remettent en cause les fondements mêmes de la connaissance par le sens.

L’impulsion initiale : les autorités grecques

Comme la plupart des disciplines universitaires du Moyen Âge, l’optique trouve une place réelle dans les institutions scientifiques européennes à partir du XIIIe siècle. Il n’en demeure pas moins qu’un intérêt vif pour le fonctionnement de la vision existe bien auparavant. Afin de comprendre comment les penseurs latins récupèrent et attaquent le problème, il incombe avant tout de savoir comment celui-ci se décline chez les intellectuels précédents.

Chez les Grecs antiques, ce sont Platon, Aristote, Euclide, Ptolémée et Galien qui jettent les bases de l’optique. À cette époque, le principal point de litige entre les auteurs relève du processus d’acquisition des images. Considérant que l’œil est responsable de la vision, en est-il un agent passif ou actif ? En d’autres mots, est-ce que l’œil reçoit l’image, ou va-t-il plutôt la chercher ? Ceux qui adhèrent à la première théorie, que l’on appelle intromissioniste, supposent que les rayons de lumière abondent de l’objet vers l’œil. En contrepartie, les défenseurs de la théorie extramissioniste affirment que l’œil émet des rayons de vision en direction des choses observées. Ce second raisonnement, qui nous paraît contre-intuitif d’un point de vue moderne, s’imagine plus facilement lorsqu’on le compare grossièrement à un radar à ondes sonores qui détecte les obstacles dans l’eau. Si la plupart des penseurs doivent se positionner par rapport à cette question, ce sont surtout Aristote et les néoplatoniciens qui fixent les bases conceptuelles du débat.

Représentation de la théorie de l’extramission

En parallèle à cette investigation du processus sensoriel, Euclide (fl. 300 av. J.-C.) et Ptolémée (fl. 127-148) s’intéressent quant à eux aux applications mathématiques de l’optique et de la lumière. Même si plus de quatre siècles séparent la carrière de ces intellectuels de la tradition extramissioniste, ils s’intéressent tous les deux à des phénomènes similaires : la réflexion et la réfraction des rayons lumineux. Pour sa part, Euclide explique géométriquement comment un œil qui émet un cône de rayons distincts (dont l’apex est situé dans l’œil) peut ordonner les images et distinguer les distances. Reprenant à profit le système d’Euclide, Ptolémée s’intéresse notamment à la réfraction qui survient lorsqu’un rayon passe d’un médium transparent à un autre. Ces recherches l’amènent d’ailleurs à réaliser que l’observation des phénomènes astronomiques peut être le résultat d’une distorsion.

Une dernière voie émerge avec le médecin grec Galien (fl. IIe siècle). En s’intéressant davantage à l’anatomie et la physionomie, ce dernier parvient à une description satisfaisante des composantes de l’œil. Il attribue notamment au cristallin et aux nerfs optiques le rôle central dans l’acquisition des images. Une fois la perception acquise, elle est transmise au cerveau qui en fait sens et la fixe dans la mémoire. S’il est vrai que l’apport de Galien à l’anatomie de la vision est original et pertinent pour la discipline, il faut néanmoins noter que ses principaux traités concernant l’œil ne parviennent pas aux penseurs latins avant le début du XIVe siècle.

L’originalité arabe dans la compréhension de l’optique

Tout ce qui existe dans ce monde, qu’il soit substance ou accident, produit des rayons à sa manière comme une étoile.

Al-Kindi [1]

Héritiers de la tradition grecque et des commentaires néoplatoniciens concernant l’optique, les philosophes arabes précisent et développent considérablement la discipline. Dès le IXe siècle, les intellectuels de la Maison de la sagesse de Bagdad reprennent l’investigation du processus de la vision, de sa géométrie ainsi que de son anatomie. Par exemple, bien qu’il rejette la théorie intromissioniste, le philosophe Al-Kindi affirme que chaque chose du monde émet des rayons dans toutes les directions à la fois; y compris l’œil. Il ouvre ainsi la voie à une nouvelle avenue où l’œil est successivement actif et passif dans le processus de vision.

Représentation du modèle de l'œil imaginé par Alhazen
Représentation du modèle de l’œil imaginé par Alhazen, BnF Arsenal, FOL-S-1322, p. 87.

Malgré l’apport notable d’auteurs prolifiques tels qu’Avicenne et Averroès, le penseur arabe ayant le plus marqué la postérité de l’optique est le polymathe Ibn al-Haytham, parfois mieux connu sous le nom latinisé d’Alhazen. Actif au tournant du XIe siècle, il synthétise l’ensemble du savoir concernant l’optique en cherchant à faire coïncider les approches mathématiques, physionomiques et physiques de la vision. Revenant à la tradition intromissioniste, Alhazen détermine que chaque point d’une image peut uniquement parvenir au nerf optique sans réfraction si le rayon est perpendiculaire à l’œil. Cette distinction permet de rejeter l’argument selon lequel une vision intromissioniste serait automatiquement floue, puisque plusieurs rayons d’un même point pourraient atteindre l’œil à un endroit différent. Alliant théorie et expérimentation, l’Opticae Thesaurus d’al-Haytham sera l’ouvrage de référence en optique pendant près de trois siècles, et continuera d’influencer les scientifiques bien au-delà de la période médiévale.

L’apport d’ibn al-Haytham est habilement résumé par David Lindberg dans son ouvrage incontournable sur l’histoire de l’optique :

Alhazen’s essential achievement, it appears to me, was to obliterate the old battle lines. Alhazen was neither Euclidean nor Galenist nor Aristotelian — or else he was all of them. Employing physical and physiological argument, he convincingly demolished the extramission theory; but the intromission theory that he erected in its place, while satisfying physical and physiological criteria, also incorporated the entire mathematical framework of Euclid, Ptolemy, and al-Kindi. Alhazen thus drew together the mathematical, medical, and physical traditions and created a single comprehensive theory. Although containing ancient materials at every point, the resulting edifice was a fresh Islamic creation[2].

L’optique chez les Latins

Enluminure de Robert Grosseteste, BL Royal 6 E V, f. 6.

Il serait absurde de penser que l’intérêt pour la science de l’optique n’existe pas avant le XIIIe siècle dans le monde occidental. En effet, bien que les questions abordées par les Latins diffèrent de leurs contemporains arabes, il n’en demeure pas moins qu’ils abordent des concepts similaires : la lumière, les miroirs ou la nature de la vue pour n’en nommer que quelques-uns. Cependant, cet amas de théories est si bien concurrencé par la nouvelle disponibilité des traités grecs et arabes qu’il semble tout simplement s’y dissoudre dès le début du XIIIe siècle.

[…] toutes les causes d’effets naturels doivent être exprimées par l’entremise de lignes, d’angles et de figures puisqu’il n’est autrement pas possible d’en saisir l’explication.

Robert Grosseteste [3]

Selon toute vraisemblance, la nouvelle filière latine de l’optique (parfois nommée perspectiva) émerge à Oxford vers 1230 sous l’égide de Robert Grosseteste. Ce dernier, qui allait bientôt devenir évêque de Lincoln, avait déjà derrière lui un immense corpus de commentaires concernant la philosophie naturelle. Pourtant, selon lui, l’étude de la nature est avant tout subordonnée à la compréhension de la perception; elle-même fondamentalement liée à la géométrie.

Si Grosseteste se démarque entre autres par son traitement du phénomène de l’arc-en-ciel, son apport à la science de l’optique réside surtout dans la distinction qu’il fait de l’action de voir et le processus cognitif qui en découle; tout en ne négligeant jamais l’aspect géométrique de la lumière.

Roger Bacon, la raison et l’expérience

Diffusion de la lumière du Soleil dans différents médiums représenté dans l’Opus maius de Bacon, BL Royal 7 F VII, f. 25.

Le penseur anglais Roger Bacon est sans conteste le personnage le plus important de la science de l’optique médiévale en Europe. Rebondissant dès la décennie 1240 sur le modèle mathématique de la nature défendu par Grosseteste, Bacon s’assure de ne pas laisser de côté l’expérience sensorielle de la vision; reprenant en ce sens le flambeau allumé deux siècles plus tôt par Alhazen.

Dans la cinquième partie de son Opus maius (ca. 1267), Bacon présente une synthèse des connaissances en optique. Dans un texte enrichi d’une cinquantaine de diagrammes géométriques, le penseur anglais s’intéresse notamment à la structure de l’œil et du nerf optique, aux erreurs de l’observation en astronomie, au fonctionnement de l’imagination, ainsi qu’à la réfraction et la réflexion de la lumière.

Il faut néanmoins noter que l’intention originale de son traité d’optique est de rendre accessible, de compléter et surtout de préciser les théories de ses prédécesseurs. De cette façon, Bacon parvient à une synthèse originale, mais qui n’est pas pour autant révolutionnaire. Fortement influencé par Alhazen, il se positionne du côté des intromissionistes en défendant que les rayons pénétrant perpendiculairement dans l’œil sont la cause immédiate de la vision. Il ne rejette toutefois pas complètement l’existence de rayons émis par l’œil, puisque cela pourrait en partie expliquer comment certains animaux arrivent à voir dans l’obscurité.

Ce qui sous-tend cette synthèse baconienne, c’est un souci d’utiliser adéquatement la perception pour comprendre la nature. S’il est si important de comprendre comment l’œil acquiert et donne un sens aux images, c’est que selon Bacon, la connaissance de la nature doit mobiliser la vision pour être légitime. En rendant disponible un panorama du savoir optique, le penseur anglais promeut également sa position épistémologique voulant que toute théorie doive être mise à l’épreuve par la raison et l’expérience.

Deux successeurs de la synthèse baconienne

Diffusion de la lumière selon Jean Peckham
Diffusion de la lumière de l’eau à l’air dans la Perspectivae communis de Jean Peckham, imprimé du XVIe siècle, BSB 4 Math.a. 155

Avant même la fin du XIIIe siècle, l’influence de l’immense œuvre de Bacon est perceptible chez les intellectuels médiévaux. Elle se répercute presque immédiatement après l’achèvement de l’Opus maius dans un traité du philosophe Vitellion rédigé dans les années 1270, alors qu’il est de passage à Viterbe dans le Latium. Presque dix fois plus volumineux que celui de Bacon, la Perspectiva de Vitellion aura une influence directe sur la science du continent et demeurera pertinente au-delà de la période médiévale; récupérée à profit par Johannes Kepler (1571-1630) et Willebrord Snell (1580-1626) par exemple.

Au niveau des universités médiévales, c’est le théologien et archevêque de Cantorbéry, Jean Peckham, qui prend la relève de son contemporain anglais. La Perspectiva communis, qu’il rédige sensiblement au même moment que l’œuvre de Vitellion, est un texte destiné à l’étude de l’optique par les étudiants universitaires. Ce faisant, son bref contenu vise davantage la compréhension et l’accessibilité des connaissances qu’une critique approfondie des théories précédentes.

Il est possible d’affirmer avec assez de confiance que les œuvres de Bacon, Peckham et Vitellion sont responsables de la dissémination du savoir de l’optique pour le reste de la période médiévale. Leurs idées se répercutent évidemment dans les traditions anglaises et françaises, mais atteignent également les universités méditerranéennes ainsi que celles de l’est de l’Europe.

Illustration de divers phénomènes optiques dans une version imprimée de l’Opticae thesaurus d’Alhazen, 1572, BnF Arsenal, FOL-S-1322.

Conclusion

Si la science de l’optique est au départ scindée en trois parties distinctes entre l’anatomie, la géométrie et la métaphysique, les nombreuses tentatives de synthèses arabes et latines donnent forme à un corpus uni et interdépendant. En s’intéressant à la lumière, aux miroirs, aux processus cognitifs ou même aux illusions d’optique, les penseurs médiévaux mettent à l’épreuve une des sources principales de leur de savoir, c’est-à-dire la vision.

En concédant que l’optique médiévale ne fait jamais vraiment l’objet d’un consensus, elle demeure fondamentale dans l’élaboration d’une science de la nature originale et toujours plus fondée sur la raison et l’expérience. Si ce n’est que pour son apport gnoséologique, l’étude de la perception solidifie l’ensemble de l’appareil scientifique à partir du XIIIe siècle; devenant par le fait même une discipline philosophique, mathématique et anatomique incontournable.


NOTES

[1] David C. Lindberg, Theories of Vision from Al-Kindi to Kepler, Chicago, The University of Chicago Press, 1976, p. 19.

[2] David C. Lindberg, Theories of Vision from Al-Kindi to Kepler, p. 85.

[3] Traduction libre à partir de David C. Lindberg (trad.), « Robert Grosseteste, On Lines, Angles, and Figures », dans Edward Grant, A Source Book in Medieval Science, Cambridge, Harvard University Press, 1974, p. 385.


Pour en savoir plus…

SOURCES

LINDBERG, David C. (trad.). « Robert Grosseteste, On Lines, Angles, and Figures ». dans GRANT, Edward. A Source Book in Medieval Science. Cambridge, Harvard University Press, 1974, p. 385-388.

BURKE, Robert B. The Opus Majus of Roger Bacon. Volume II. New York, Russell & Russell Inc., 1962, p. 419-582.

ÉTUDES

LINDBERG, David C. Theories of Vision from Al-Kindi to Kepler. Chicago, The University of Chicago Press, 1976, 324 p.

    • Même si l’ouvrage couvre une longue période, il aborde habilement la transition entre les différentes traditions de l’optique. David Lindberg est un incontournable pour le sujet. Un recensement de ses écrits pertinents sur le sujet serait trop volumineux à placer ici.

LINDBERG, David C. et Katherine H. Tachau. « The Science of Light and Color, Seeing and Knowing ». dans LINDBERG, David et Michael H. SHANK. The Cambridge History of Science. Volume 2: Medieval Science. New York, Cambridge University Press, 2013, p. 485-511.

    • Très bonne introduction au sujet. Le chapitre couvre le savoir antique, arabe, et latin et présentant rapidement l’appareil conceptuel nécessaire à la compréhension des principales théories médiévales de l’optique. Le texte est accompagné d’illustrations pertinentes. 

TACHAU, Katherine H. Vision and Certitude in the Age of Ockham. Leyde, Brill, 1988, 428 p.

    • L’approche de Tachau diffère de la notre, mais elle illustre de manière convaincante l’apport et l’intention de Bacon lorsqu’il s’intéresse à l’optique. L’ouvrage aborde notamment la réflexion médiévale concernant la certitude et la connaissance. 

SMITH, A. Mark. « Ptolemy, Alhazen, and Kepler and the Problem of Optical Images ». Arabic Sciences and Philosophy, vol. 8, no 1 (1998), p. 9-44.


Pour toute question ou commentaire : Yanick.Laverdière@usherbrooke.ca

Pour citer cet article : Yanick Laverdière, « Introduction à l’optique », dans Via Moderna - Les sciences médiévales, publié le 5 janvier 2020, https://viamoderna.hypotheses.org/651.