Vitrail datant du XIVe siècle — Cathédrale de Troyes — France
Les vitraux, si communs dans les cathédrales européennes construites au Moyen Âge, ont attiré l’attention de la communauté non seulement par leur beauté, mais aussi par une particularité intéressante : l’extrémité inférieure des vieux vitraux qui les formaient était plus épais que dans le reste du matériau.
Ce phénomène s’explique par le fait que le verre a probablement fui au fil des ans, se regroupant en bas de gamme, n’est-ce pas ? C’est faux !
L’explication ci-dessus est une croyance populaire célèbre, qui affirme que les verres coulent au fil des ans, se comportent comme des liquides, mais avec une viscosité suffisamment élevée pour que nous ne puissions pas remarquer les signes d’écoulement dans un court laps de temps. Cela expliquerait pourquoi la caractéristique de les verres cathédrale, car ils restent debout pendant des siècles, assez longtemps pour que le ruissellement se manifeste. L’histoire est si convaincante que pendant des années, elle a été maintenue non seulement par le bon sens, mais aussi par divers scientifiques. La justification est que les verres ont une structure amorphe, contrairement à la grande majorité des autres solides. Dans cet aspect, les verres ressemblent à des liquides, puisqu’ils partagent la même organisation structurelle (amorphe). Ainsi, on a cru que les verres et les liquides auraient des propriétés similaires. Cependant, il existe deux caractéristiques communes à tous les liquides, qui ne sont pas présentés par le verre :
- Possibilité d’acquérir la forme des moyens qui le contiennent ;
- Capillarité (propriété qui permet aux liquides de monter dans les tubes).
Les caractéristiques des lunettes et les liquides diffèrent essentiellement en raison des forces internes. Les liquides s’écoulent en raison de l’absence de forces importantes entre leurs molécules, ce qui leur permet de se déplacer facilement. Cependant, dans les verres, les atomes sont reliés par des liaisons chimiques très fortes, ce qui les rend si rigides qu’ils ne peuvent pas s’écouler à température ambiante. En d’autres termes, les verres sont des solides qui ont conservé le même arrangement moléculaire que celui présenté lors de la découverte de liquides, mais cette similitude du point de vue de l’organisation des atomes ne peut être étendue aux propriétés de ces matériaux, car ils ont des interactions chimiques très différentes dans leur structures.
Sachant cela, on imagine que les verres ne devraient pas nécessairement couler dans le temps, comme les liquides, mais la croyance qui expliquait l’augmentation de l’épaisseur des verres cathédraux ne pourrait en fait être écartée que lorsqu’elle a été mathématiquement prouvée impossibilité. Les scientifiques ont calculé le débit de verre à température ambiante et ont découvert qu’il est négligeable au point que pour remarquer tout changement, il faudrait attendre des billions d’années (plus que l’âge de l’univers, qui est estimé à environ 13 milliards d’années). Il est donc impossible que les fenêtres des cathédrales, datant du dernier millénaire, aient subi un changement qui puisse même être mesuré, encore moins observé à l’œil nu.
Mais alors, quelle est l’explication scientifique de la différence d’épaisseur le long des verres des cathédrales ?
La méthode de fabrication des composants !
La technique de flottation du verre actuellement utilisée pour la fabrication du verre plat permet de les obtenir avec une bonne qualité et une épaisseur homogène. Cependant, les verres plats à l’époque médiévale ont été fabriqués par soufflage puis étiré de force sous l’action de cylindres (méthode du cylindre) ou de la force centrifuge, en faisant tourner le verre autour d’un axe (méthode du disque). Les verres plats obtenus par ces méthodes présentaient souvent des défauts d’ondulations et d’épaisseurs hétérogènes.
Schéma de fabrication de verres plats par la méthode du disque.
Pour cette raison, les verres cathédrale étaient plus épais à leur base : ils n’étaient jamais parfaitement plats comme on l’imaginait à l’origine, mais plutôt hétérogènes en raison de la méthode de traitement du verre.
De plus amples informations sont disponibles à l’adresse suivante :
- Musée du verre de Corning
- Les lunettes cathédrale coulent ?
- Projet Ockham