Comment une scie à pendule d'arrière-cour a tranché dans un mystère de l'âge du bronze

INGÉNIERIE ÉNIGMATIQUE Une sculpture ancienne connue sous le nom de relief de la porte du Lion contient des marques dans une colonne (au centre de l'image) qui peuvent avoir été faites par une scie à pendule. Les lions, désormais sans tête, se tenaient au-dessus de l'entrée principale de la citadelle de Mycènes, dans l'actuelle Grèce.

Lulu et Isabelle/Shutterstock

Par Bruce Bower

1 mai 2018 à 7h00

Nicholas Blackwell et son père sont allés dans une quincaillerie il y a environ trois ans à la recherche de pièces pour un appareil mystérieux du passé. Ils ont soigneusement sélectionné du bois et d'autres matériaux pour assembler un pendule tailleur de pierre qui, si Blackwell a raison, ressemble à des engins autrefois utilisés pour construire de majestueux palais de l'âge du bronze.

En l'absence de dessins anciens ou de plans de l'outil pour se guider, les deux hommes se sont appuyés sur leurs connaissances combinées de l'archéologie et de la construction.

Blackwell, archéologue à l'Université de l'Indiana à Bloomington, avait l'expérience nécessaire de l'âge du bronze. Son père, George, a apporté la crédibilité de la construction au projet. Blackwell a grandi en regardant George, un plombier qui possédait sa propre entreprise, réparer et construire des choses autour de la maison. Au lycée, le jeune Blackwell travaillait les étés pour aider son père à installer des systèmes de chauffage et de plomberie sur les chantiers de construction. Les tâches subalternes que Nicholas assumait, comme mesurer et couper des tuyaux, n'étaient pas son idée du plaisir.

Mais ce travail antérieur a porté ses fruits car les deux ont mis au point leur version d'une scie à pendule de l'âge du bronze - un outil de taille de pierre datant d'environ 3 300 ans qui intrigue depuis longtemps les chercheurs. Des perceuses électriques, des cliquets et d'autres outils que George utilisait régulièrement dans la maison ont rendu possible le projet, construit dans l'arrière-cour de George en Virginie.

"Mon père aimait travailler sur la scie à pendule, même si lui et ma mère étaient un peu inquiets de ce que les voisins penseraient quand ils verraient cette grosse chose en bois dans leur jardin", dit Blackwell. Quiconque se promenait dans la cour sans clôture avait une vue imprenable sur un appareil de 2,5 mètres de haut, à lame oscillante, rappelant l'appareil de torture littéraire d'Edgar Allan Poe.

HEAVE HO L'archéologue Nicholas Blackwell, à gauche, et son beau-frère Brandon Synan montrent comment utiliser une corde pour faire fonctionner une scie pendulaire. Ils ont testé le dispositif de coupe de roche sur un morceau de calcaire dans l'arrière-cour de Virginie du père de Blackwell, qui a joué un rôle déterminant dans la conception et la construction de l'engin.

Personne en vie aujourd'hui n'a vu une véritable scie à pendule de l'âge du bronze. Aucune charpente ou lame n'a été excavée. Pourtant, les archéologues soupçonnent depuis près de 30 ans qu'un engin capable de balancer un morceau de métal pointu d'avant en arrière avec des conseils humains a dû créer des incisions courbes sur de gros morceaux de pierre de la civilisation mycénienne grecque. Ces coupes distinctives sont apparues au cours d'un siècle de construction de palais, il y a près de 3 300 ans jusqu'à ce que la société grecque antique s'effondre avec une poignée d'autres civilisations de l'âge du bronze. Les Mycéniens ont construit des palais pour les rois et des centres administratifs pour un gouvernement centralisé. Ces peuples anciens parlaient une langue précurseur de celle de la civilisation grecque classique, qui a émergé il y a environ 2 600 ans.

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De l'avis de Blackwell, un seul outil - une scie pendulaire - aurait pu exploiter suffisamment de vitesse et de puissance pour trancher le type de roche particulièrement résistant que les Mycéniens utilisaient pour les piliers, les portes et les seuils des palais et de certaines grandes tombes.

Les rois de l'époque appréciaient cette roche particulièrement dure, connue sous le nom de conglomérat, pour l'apparence de ses fragments minéraux et rocheux, qui forment des formes circulaires et angulaires colorées.

Au début du XXe siècle, les archéologues creusant un fort de colline mycénien appelé Tirynthe ont remarqué pour la première fois des marques de coupe incurvées sur les côtés des bases de piliers et d'autres parties d'un palais royal. Les chercheurs ont supposé que les anciens ouvriers coupaient des blocs de conglomérat avec des scies à main incurvées et beaucoup d'huile de coude.

Blackwell doutait que les Mycéniens utilisaient des scies pendulaires hautes de 8 mètres, soit l'équivalent d'environ 2½ histoires. Mais il n'y avait qu'un seul moyen de le savoir. Ses expériences, décrites dans l'Antiquité de Février, indiquent qu'un engin en bois supportant un bras oscillant à pointe de lame ne devait atteindre qu'environ 2½ mètres de haut pour créer des marques de pierre comme celles de Tirynthe et de Mycènes.

La scie à pendule artisanale du chercheur de l'Indiana "est la reconstruction la plus convaincante d'une machine à scier mycénienne utilisée pour couper des pierres dures, en particulier du conglomérat", explique l'archéologue Joseph Maran de l'Université de Heidelberg en Allemagne. Il n'existe qu'un seul autre modèle grandeur nature de scie pendulaire.

Le dispositif de coupe expérimental de Blackwell est entré en action en décembre 2015, là où il a été construit, dans le jardin de Virginie de ses parents.

Positionnés sur les côtés opposés de l'appareil, Blackwell et son beau-frère, Brandon Synan, ont tiré le bras de sciage d'avant en arrière avec une corde. Une lame de métal boulonnée au bas du bras a découpé un bloc de calcaire. Contrairement au type de conglomérat utilisé dans la région méditerranéenne, le calcaire était facilement disponible. Les deux ont testé quatre types de lames de scie lors des premiers essais et à nouveau en février 2017.

Blackwell a passé en revue sept modèles publiés précédemment et le seul modèle réel d'une scie à pendule qui aurait pu être utilisé par une société voisine de l'âge du bronze; ils offraient peu d'encouragements. Aucun consensus n'existait sur la meilleure forme pour la lame ou sur l'option de cadre la plus efficace. Les concepteurs étaient notamment perplexes sur la façon de construire un pendule qui s'ajustait vers le bas lorsque la lame s'enfonçait plus profondément dans la pierre.

Blackwell a décidé de construire un appareil avec deux poteaux latéraux, chacun clouté de cinq trous percés le long de sa moitié supérieure, soutenu par une base et des entretoises diagonales. Une barre d'acier amovible traversait des trous opposés sur les poteaux et pouvait être réglée à différentes hauteurs. Entre les poteaux, la barre passait par une encoche ovale dans la moitié supérieure d'un long morceau de bois - le pendule. L'encoche est légèrement plus longue qu'un billet d'un dollar, ce qui donne à la barre d'acier une certaine marge de manœuvre pour que le pendule puisse monter et descendre librement pendant le sciage.

Enfin, l'appareil avait besoin d'une fin commerciale dure et pointue. Un archéologue grec que Blackwell a rencontré alors qu'il travaillait à l'American School of Classical Studies d'Athènes de 2012 à 2015 l'a mis en contact avec un forgeron de Crète. L'artisan a façonné quatre lames en bronze de formes différentes pour les tester sur la scie pendulaire : une longue lame recourbée ; une lame triangulaire à bout arrondi; une scie courte et droite et une scie longue et droite avec des coins arrondis. Lors des tests avec chaque lame, Blackwell a ajouté de l'eau et du sable à la surface du calcaire toutes les deux minutes pour la lubrification et pour améliorer la puissance de meulage de la scie.

Blackwell soupçonnait que la lame triangulaire pénétrerait suffisamment dans le calcaire pour produire les meilleures répliques des coupes en arc des Mycéniens. Il s'est trompé. En mettant cette lame à l'épreuve, il a constaté que seule la pointe froissait la pierre lorsque le pendule se balançait. La lame triangulaire a donné une rainure peu profonde et bancale qui aurait profondément déçu les élites mycéniennes soucieuses de leur statut.

La lame courte et droite a fait encore pire. Il s'est coincé à plusieurs reprises dans le bloc de pierre lors des essais.

Mais dans une démonstration spectaculaire, la longue lame incurvée a laissé trois incisions concaves qui ressemblaient beaucoup à des marques de scie à Tirynthe. Il a fallu 45 minutes de sciage pour atteindre une profondeur de 25,5 millimètres, une coupe partielle selon les normes mycéniennes. Blackwell et son beau-frère ont pris de courtes pauses toutes les 12 minutes de traction du pendule. "L'utilisation d'une scie pendulaire demande beaucoup d'efforts physiques", déclare Blackwell.

La lame allongée et droite aux coins arrondis s'est avérée la plus facile à utiliser. Il a fait une coupe de type mycénienne après seulement 24 minutes de sciage. La lame droite ou courbe aurait pu convenir aux tailleurs de pierre mycéniens.

Une inspection minutieuse des coupes expérimentales réussies a montré que la scie pendulaire de Blackwell créait des incisions courbes qui n'étaient pas des segments de cercles parfaits. Ainsi, une véritable scie à pendule mycénienne n'aurait pas besoin d'être aussi haute que ces calculs antérieurs l'avaient demandé.

Blackwell soupçonne que les maçons mycéniens ont attaché ou collé des lames sur un côté du bras d'un pendule. Après avoir scié suffisamment profondément pour que l'extrémité en bois du pendule heurte la roche, un ouvrier a ciselé et martelé la pierre d'un côté de l'incision afin que la lame puisse être abaissée pour un sciage plus profond. La répétition de ces étapes plusieurs fois a finalement laissé un visage plat au niveau de l'incision.

Une base de pilier à moitié finie de Mycènes conserve des preuves de cette procédure, dit Blackwell. La pierre présente une longue coupe incurvée sur une surface plane et verticale près de l'un de ses côtés. La coupe s'arrête brusquement à mi-chemin. À ce niveau, la pierre contiguë à l'incision montre des signes d'avoir été martelée.

Même après les expériences pratiques de Blackwell, la scie à pendule mycénienne reste une apparition archéologique. Certains chercheurs croient que cela existait. D'autres non.

"Les scies pendulaires auraient pu être une solution au problème spécifique des Mycéniens de devoir travailler avec un conglomérat", explique l'archéologue James Wright du Bryn Mawr College en Pennsylvanie. Le conglomérat mycénien est considérablement plus dur et plus résistant à la coupe que les autres types de roches dont disposaient les Mycéniens et les sociétés voisines. Les incisions expérimentales réussies de Blackwell dans le calcaire « sont conformes aux marques de coupe sur les pierres mycéniennes », ajoute Wright. La prochaine étape consiste à voir comment la scie pendulaire de Blackwell se comporte sur le défi plus difficile de trancher à travers le conglomérat.

Bien que l'appareil expérimental de Blackwell produise des coupes courbes de style mycénienne, cela ne signifie pas que les Mycéniens ont inventé et utilisé des scies pendulaires, affirme l'archéologue Jürgen Seeher de la branche de l'Institut archéologique allemand à Istanbul. Seeher a construit et testé la seule autre reconstruction d'une scie pendulaire.

Dans un article de 2007 publié en allemand, Seeher a conclu qu'il y avait une meilleure option que sa scie pendulaire : une longue scie incurvée attachée à une barre en bois et tirée d'avant en arrière par deux personnes, comme une scie de bûcheron. Une scie de bûcherons aurait pu produire des marques courbes sur les pierres des palais de l'ancienne société hittite, qui existait en même temps que les Mycéniens dans l'actuelle Turquie.

Contrairement à leurs voisins grecs, les Hittites n'ont pas construit de piliers et de portes en conglomérat. Mais une scie portative pour deux hommes aurait permis quelque chose qu'une scie pendulaire ne pouvait pas : couper avec précision des blocs de conglomérat sous différents angles, dit Seeher.

"Une scie à main déplacée par deux hommes est beaucoup plus sous contrôle qu'un pendule suspendu", dit-il.

Seeher a des preuves archéologiques de son côté. Des scies de bûcherons à double manche ont été découvertes sur des sites de la société minoenne de l'âge du bronze tardif en Crète. Les Hittites et les Mycéniens, contemporains des Minoens, auraient facilement pu modifier cette conception pour tailler de la pierre au lieu du bois, propose Seeher. Ils auraient dû substituer des bords droits de meulage de roche à des bords dentelés de coupe de bois.

Blackwell n'est pas d'accord. Il est convaincu que les artisans mycéniens se sont formés pendant des années pour faire fonctionner des scies pendulaires, tout comme des artisans qualifiés comme son père passent par un long apprentissage pour apprendre leur métier. Les Mycéniens ont peut-être travaillé en équipes qui utilisaient à tour de rôle des scies pendulaires pour couper le conglomérat en structures de palais, spécule-t-il. Ces travailleurs ont probablement utilisé du sable émeri hautement abrasif de l'île grecque de Naxos pour amplifier la puissance de broyage de leurs scies oscillantes, ajoute Wright.

Blackwell a travaillé avec sa propre équipe familiale pour créer une approximation approximative de ce à quoi pouvait ressembler une scie à pendule mycénienne et de la façon dont elle était manipulée. L'expertise en construction de son père a été cruciale pour le projet. Mais ces étés d'adolescents à travailler sur des chantiers de construction n'ont probablement pas fait de mal non plus.

Cet article apparaît dans le numéro du 28 avril 2018 de Science News avec le titre "Making the cut: Swinging blade slices into Bronze Age mystery".

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Une version de cet article apparaît dans le numéro du 12 mai 2018 de Science News.

N. Blackwell. Taille de pierre expérimentale avec la scie pendulaire mycénienne. Antiquité. Vol. 92, février 2018, p. 217. doi:10.15184/aqy.2017.226.

N. Blackwell. Réalisation du relief de la Porte du Lion à Mycènes : traces d'outils et influence étrangère. Journal américain d'archéologie. Vol. 118, juillet 2014, p. 451. doi:10.3764/aja.118.3.0451.

J.Wright. La formation du palais mycénien. Dans la Grèce antique : des palais mycéniens à l'époque d'Homère, éd. S. Deger-Jalkotzy et I. Lemos, Edinburgh Leventis Studies 3, Edinburgh University Press, 2006, p. 7-52.

Bruce Bower écrit sur les sciences du comportement pour Science News depuis 1984. Il écrit sur la psychologie, l'anthropologie, l'archéologie et les problèmes de santé mentale.

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