1Le choix de privilégier le cas des inventions hydrauliques dans l’Antiquité romaine découle de plusieurs constats, à des degrés de lecture différents. D’une part, ces inventions apparaissent, dans les sources écrites du moins, mais aussi à travers les vestiges archéologiques, comme un héritage technique de la Grèce et de l’Orient : c’est donc s’interroger sur leur statut d’inventio, en tant que création résolument nouvelle, et plus généralement, sur la nature des progrès techniques de la Rome ancienne, pour reprendre une problématique naguère engagée par Ö. Wikander1. D’autre part, l’examen des textes anciens ne permet d’identifier que très peu d’inventions appliquées aux techniques hydrauliques. Ainsi, Pline l’Ancien, livrant une liste très détaillée des inventions et de leurs inventeurs dans son Histoire naturelle, ne cite, curieusement, aucun ouvrage hydraulique2. Silence d’autant plus surprenant qu’aux yeux de la modernité, les Romains seraient passés maîtres dans l’art de canaliser et d’utiliser l’eau3. Faut-il y voir dans ces créations le fruit de véritables inventions, de redécouvertes, d’innovations, ou encore de seules imitations ? Dès l’Antiquité, la supériorité romaine dans ce domaine technique semble pourtant manifeste. Pline l’Ancien inclut les aqueducs à son catalogue des miracula, les merveilles du monde4 ; il mentionne au même titre les travaux du lac Lucrin et le port d’Ostie et présente à part égale les égouts et les fondations du Capitole comme les monuments les plus importants de Rome5.

2Comment tenter d’identifier les véritables inventions hydrauliques, en dépassant les contradictions apparentes entre données textuelles et réalités archéologiques ? Bien plus que des résultats techniques, c’est avant tout une réflexion méthodologique qui sera ici proposée, sur ce dossier emblématique de la technique romaine. Trois points principaux seront abordés. Un inventaire des archives textuelles et archéologiques tentera tout d’abord de définir les différentes inventions. Au terme de cet état des données, le cas spécifique de Vitruve nous permettra de définir une « rhétorique » des inventions hydrauliques, fondée sur une mémoire sélective des objets et des inventeurs qui leur sont associés. Enfin, cette opération de classement, associée à la critique d’un luxe en pleine émergence à l’époque impériale, nous engagera à élargir une approche traditionnelle de l’hydraulique romaine, et à aborder, très brièvement, d’autres inventions contemporaines.

Archives écrites et archéologiques : un inventaire sélectif des inventions hydrauliques

3Comment identifier les inventions hydrauliques ? Un premier dossier tentera de confronter sources archéologiques et écrites. Cette méthode a déjà été appliquée par John Peter Oleson à propos des machines élévatrices, dans un ouvrage central pour le sujet6; il s’agira donc d’étendre ces résultats à d’autres inventions hydrauliques de l’Antiquité, tout en formulant une réserve initiale : il est très difficile de dresser un inventaire complet des techniques hydrauliques romaines, qui font l’objet de notices extrêmement dispersées dans les sources écrites : les textes papyrologiques (III^e siècle av. J.-C. - IV^e siècle ap. J.-C.), qui constituent un corpus important, témoignant en particulier des nouvelles solutions appliquées à l’irrigation en Egypte ; les sources épigraphiques également, plus rares cependant ; les textes juridiques rassemblés dans le Digeste (allant de la période républicaine à la fin de l’Empire romain) ; les deux premiers traités consacrés à la pneumatique, celui de Philon de Byzance (fin III^e siècle av. J.-C.) et celui de Héron d’Alexandrie (milieu I^er siècle ap. J.-C.) qui, liés au développement de la science alexandrine, présentent les inventions sur le registre du merveilleux ; leur succède une littérature technique romaine, faite de manuels pour ainsi dire professionnels, le De architectura de Vitruve, à l’époque augustéenne, et le De aquaeductu urbis Romae, de Frontin, administrateur des eaux à Rome au début du II^e siècle ap. J.-C. Dans ces textes, les mentions d’inventions hydrauliques en tant que telles sont aussi extrêmement fragmentaires. Il est aussi très difficile de parler de façon cohérente des inventions hydrauliques du point de vue archéologique, puisqu’elles incluent à la fois des matériaux (revêtements d’étanchéité), des techniques d’adduction (tuyaux, robinets), des systèmes mécaniques (machines élévatrices) et des instruments de mesure (calibrage des tuyaux).

4Un cas est à ce titre particulièrement révélateur, celui des tuyaux de plomb (les fistulae plumbae7), pièces maîtresses de la technique romaine, à la valeur hautement symbolique, puisqu’ils furent parfois identifiés comme principale cause de la décadence de l’Empire8. Quelles sont les sources sur les conditions de leur apparition ? Il n’existe aucune étude historique sur ces vestiges, qui mériteraient assurément une recherche approfondie9. Je me limiterai à quelques orientations. La plus ancienne conduite de plomb connue, avec joints cylindriques en pierre, proviendrait de l’Artémision d’Ephèse, datée du VI^e siècle av. J.-C.10; on en trouve par la suite d’autres témoignages, dans l’habitat punique de Kerkouane11, à Délos12 et en Sicile, à Morgantina notamment13 et à Syracuse14. En Italie continentale, l’usage des tuyaux en plomb n’est pas attesté avant l’époque tardo-républicaine. Faut-il imaginer une première invention du procédé dans le monde oriental, puis une série d’innovations à l’époque romaine, appliquées aux modes de soudure et de fabrication ?

5Outre les conditions techniques de leur apparition, les fistulae soulèvent un autre problème : celui de leur réglementation. Les écrits de Vitruve et de Frontin rapportent des calibres officiels pour les tuyaux, définis par le diamètre intérieur ou le périmètre, auxquels correspond une terminologie précise, la tabula fistularum15. Cette nouvelle nomenclature s’appuie sur une mesure étalon, la quinaria (tuyau de cinq quandranti, à savoir cinq quarts de doigt), dont l’invention daterait des réformes augustéennes de la cura aquarum, fixées par le senatus-consulte de 11 av. J.-C.16, afin de palier les dysfonctionnements du réseau urbain (abus des particuliers, mauvaise maintenance ou corruption du personnel)17. La complexité des textes ne permet pas de dégager une unicité de la notion de quinaria, portée (m³/sec), volume (m³) ou aire (m²). Plusieurs études ont suggéré que les Romains ne savaient pas mesurer la portée, mais seulement la quantité d’eau, en fonction de la section du tuyau18. A l’inverse, d’autres, comme P. Pace ou A.T. Hodge, ont mis en évidence, de façon convaincante, que la technique romaine maîtrisait la notion de débit et pouvait l’appliquer à la mesure de la quinaria 19. Au début du XX^e siècle, l’ingénieur C. Di Fenizio a montré que les mesures effectuées par Frontin l’étaient sous pression constante, probablement avec une hauteur d’eau de 0, 115 mètre, afin que tous les modules décrits, de la quinaria au centenum uicenum, soient pleinement immergés20. Deux acceptions de la quinaria sont donc présentes dans le texte de Frontin, tuyau de cinq quadranti d’une part, et unité de mesure du débit d’autre part. Ces calibres sont-ils de pures inventions juridiques ou ont-ils une validité archéologique ? L’analyse de C. Bruun révèle ainsi que, sur les vingt-cinq standards répertoriés par Frontin, seuls quinze à seize sont attestés dans la réalité21. Bien que les archéologues essaient toujours de faire correspondre les fistulae retrouvées avec les standards de Frontin, les écarts sont cependant certains, d’autant plus que les conduites ont toujours une section piriforme22. Cet exemple permet de mesurer les difficultés de rapprochement entre un manuel théorique et la pratique. Du reste, Frontin lui-même était conscient de ces décalages, observant des variations régionales selon les colonies23. Il semble donc que les tuyaux de plomb aient suivi une standardisation prédéfinie, mais que les conditions de la production locale n’aient pas permis une telle rigueur : les réadaptations quotidiennes viennent moduler les inventions normatives24.

6Les mêmes observations s’appliquent à la calix, calibre de bronze recommandé par Frontin pour chaque raccordement privé au château d’eau (modulus aeneus)25. Plusieurs études ont tenté d’illustrer ce concept par des exemple archéologiques, sans qu’aucune ne soit véritablement convaincante : il s’agit de simples canalisations en bronze, destinées à des sorties d’eau, en particulier pour des fontaines26, dont aucune ne correspond véritablement à la description de Frontin. La publication récente d’un réservoir en plomb associé à un château d’eau public à Cordoue (Colonia Patricia Corduba) vient confirmer ces hypothèses : le caisson de répartition présente différentes sorties de fistulae. En revanche, les parois présentent des empreintes calibrées d’un diamètre approximatif de 3 cm, qui peuvent être rapprochées du module de la quinaria et qui révèleraient un contrôle municipal des débits27.

7Autre accessoire de distribution de l’eau, le robinet constitue un cas modeste mais intéressant, pour lequel il n’existe aucune notice historique28. Les vannes de fermeture en bronze, de type à boisseau (epitonium), peuvent être considérées comme des inventions de la technique romaine, dans la mesure où nous ne disposons pas de témoignages plus anciens. Ce silence doit cependant nous inviter à la prudence, car les rapports de fouilles n’attachent parfois qu’une faible importance à ce type d’objets. La fabrication massive de ces objets semble avoir débuté à la fin du I^er siècle ap. J.-C., la régulation étant assurée précédemment par des systèmes de vannes dans des bassins ou des clapets29. Largement diffusés dans l’Empire et nettement standardisés, ces éléments sont généralement montés en bronze, soudés aux conduites de plomb30 (illustration 1a). Curieusement, leur mode de fabrication, pas plus que leur origine, n’est spécifiquement décrit dans les traités techniques31.

8Venons-en à présent au cas des machines élévatrices, en nous limitant à des quelques observations, dans la mesure où plusieurs études approfondies leur ont déjà été consacrées32. Ce sont les seules qui fassent l’objet d’un catalogue systématique dans le texte de Vitruve. Trois grandes catégories de machines élévatrices peuvent être distinguées : la vis, la pompe, les roues. Mais seules les deux premières sont associées à la figure d’un inventeur. La vis dite d’Archimède, encore appelée escargot d’eau, est constituée d’un cylindre oblique à l’intérieur duquel sont enfermées plusieurs spirales ; lorsque le cylindre tourne, l’eau monte d’une spirale à l’autre jusqu’à l’extrémité supérieure. Cette technique permet de tirer une grande quantité d’eau, mais à une faible hauteur. D’après plusieurs témoignages littéraires du II^e siècle av. J.- C., Archimède aurait inventé la vis au milieu du III^e siècle av. J.-C., lors d’une visite en Egypte, contribuant ainsi à l’irrigation du delta du Nil. Cependant, une synthèse récente a remis en cause cette identification, proposant la possibilité d’une origine assyrienne, au cours du VII^e siècle av. J.-C.33. Vitruve se livre à une description très détaillée du système de la vis (cochlea), la seule qui nous soit parvenue, mais curieusement ne mentionne pas le nom d’Archimède34. Le nom du savant est pourtant présent dans le De architectura, puisqu’au livre IX consacré à la gnomonique, Vitruve lui attribue une série d’inventions (multa miranda inventa) et se livre au récit étiologique de l’invention du principe de l’hydrostatique35. Rares sont les traces archéologiques de vis : mis à part des représentations peintes ou des modèles de terre cuite, les uniques fragments de vis appartiennent à des mines espagnoles de l’époque impériale36.

9L’autre machine hydraulique dont le nom est associé à la figure d’un inventeur est la pompe foulante à piston, dite de Ctésibios, célèbre mécanicien alexandrin. Les pompes sont destinées à compenser de faibles débits par des pressions élevées. Les premières descriptions de ce système sont celles de Philon et de Héron37, mais Vitruve est le seul à préciser cette attribution, évoquant la Ctesibica machina ou le sipho38. Il insiste aussi sur la spécificité de cette machine, la seule construite en bronze. A deux reprises dans son manuel, Vitruve cite les écrits de Ctésibios39. Selon lui, il aurait aussi inventé l’horloge hydraulique, la pompe à feu, l’orgue hydraulique, deux formes de catapulte et au moins un engin de guerre. Là encore, le récit de l’invention passe par un récit anecdotique : dans la boutique de son père barbier, Ctésibios aurait inventé un mécanisme pour élever un miroir40. Nombreuses sont les sources littéraires et juridiques impériales sur l’usage des pompes contre les incendies et dans l’irrigation des jardins41. Ulpien, parmi les ustensiles de défense contre le feu, cite siphones, couverture et vinaigre, comme l’instrumentum inhérent à la maison. Le matériel archéologique ne remonte pas avant le I^er siècle av. J.-C. et est attesté jusqu’au V^e siècle ap. J.-C. Vingt-cinq exemplaires ont été retrouvés dans le monde romain, en bronze, plomb ou en bois42. L’absence de tout témoignage avant le dernier quart du I^er siècle av. J.-C., écrit ou archéologique, semble indiquer que l’invention ne fut pas diffusée avant cette date. A Rome, on peut supposer qu’elle se développe plus particulièrement sous Auguste, qui réorganise à cette date le corps des pompiers, avec les vigiles siphonarii.

10Quant aux roues élévatrices (tympan, roue à augets ou noria, chaîne à godets)43, Vitruve est le seul à présenter une description systématique de ces machines. D’après les témoignages papyrologiques, on peut supposer qu’elles étaient en usage au moins dans la seconde moitié du III^e siècle av. J.-C. en Egypte44. Les vestiges archéologiques sont toutefois beaucoup plus tardifs, provenant d’installations minières et balnéaires. Vitruve n’associe aucun nom d’inventeur ou récit d’invention à ces créations : ces techniques apparaissent seulement comme un héritage hellénistique. Pour les décrire, il emprunte une terminologie technique d’origine grecque : traduction lexicale et adaptation technique se conjuguent ici dans le processus d’invention.

Une conception hiérarchique des inventions

11Pourquoi Vitruve, dans sa présentation des machines hydrauliques, ne cite-t-il qu’un seul nom d’inventeur, Ctésibios45? Deux raisons principales peuvent être avancées : d’une part, le prestige du commanditaire, figure tout autant privilégiée que celle l’inventeur, en l’occurrence celle de Ptolémée II Philadelphe, dans le contexte de la cour lagide (vers 270 av. J.-C) ; d’autre part, le rôle des destinataires du De Architectura. Lu avant tout par la société aristocratique, en particulier les responsables politiques, le texte distingue les techniques artisanales anonymes et les inventions, pour ainsi dire de salon46. Ainsi, chez Vitruve, les seules inventions nominatives sont celles attribuées à Ctésibios (pompe, orgue, horloge hydraulique, automates) ; ce sont des objets raffinés, faisant partie de l’instrumentum des élites, alors que roues hydrauliques et moulins appartiennent au contexte agricole ou industriel47. Le texte se fait donc l’écho d’une tradition érudite, qui sélectionne des inventions « nobles », en transmettant à la postérité le nom mythique de leur créateur. Dès lors, nous voyons comment la mémoire de l’invention, telle que nous la restitue Vitruve, est doublement écartelée, entre d’une part la figure du commanditaire, une monarchie puissante, qui serait à l’origine de l’invention, et, d’autre part, la figure du lecteur, destinataire du récit de l’invention.

12Cette omission s’explique par le statut même de l’invention dans l’Antiquité, fort différent de notre conception moderne. L’invention, selon les anciens, est le résultat d’une mémoire technologique, imitation évolutive (mimesis, imitatio) de modèles déjà existants. Les figures de l’inventeur, du technicien et de l’artisan se confondent car importe plus la solution pratique que l’invention théorique. Peut-on pour autant restituer une figure de l’artisan-inventeur hydraulique dans la pratique quotidienne ? Un témoignage épigraphique nous permet de cerner la personnalité de ce type de constructeur. Il s’agit d’une inscription funéraire sur un sarcophage d’Arles, datée du II^e siècle ap. J.-C.48, appartenant à Quintus Candidus Benignus, membre de la corporation des charpentiers d’Arles. L’inscription qui loue ses travaux le dit maître dans l’art des machines et des circuits hydrauliques (organa facere aquarum aut ducere cursum). On a même pu attribuer à cet ingénieur la construction des moulins du site voisin de Barbegal49. Au-delà des personnalités mythiques, une figure de l’ingénieur spécialiste est donc attestée, celle des réinventions quotidiennes. L’examen des vestiges archéologiques sur les différents sites montre l’existence d’ateliers spécialisés, s’adaptant aux conditions et aux exigences locales : c’est ainsi le cas pour les équipements hydrauliques en plomb (fistulae, pompes, siphons, caissons de répartition), tels qu’en a livré en grand nombre le site de Pompéi, ressort d’un plumbarius expert en techniques et conditions de pression (fig.1). C’est une chaîne opératoire hiérarchisée de l’invention que retrace l’archéologie, de la figure de l’architecte à l’artisan.

Des inventions, des discours : un nouvel art de vivre

13Dernier point digne d’attention dans le texte de Vitruve, le classement des machines hydrauliques renvoie à une conception morale, ou plus exactement moraliste de l’invention50. La progression technique est claire : il commence par les roues élévatrices, en suivant un ordre croissant selon la hauteur à laquelle elles peuvent élever l’eau. Il passe ensuite à la vis d’Archimède et à la pompe à piston, instruments plus complexes, qui dépendent de l’intervention d’ouvriers spécialisés. Le discours de Vitruve se singularise aussi par ses ellipses et la condamnation de certaines inventions, comme les automates, animations hydrauliques sonores, sur lesquels nous reviendrons, également attribués à Ctésibios ; citées à deux reprises51, elles sont aussitôt écartées de l’énoncé. Il conclut du reste assez clairement :

Parmi ces inventions mécaniques, j’ai cru bon de choisir celles qui sont particulièrement utiles et nécessaires (utilia et necessaria) : ainsi j’ai jugé opportun de parler dans le livre précédent des horloges, dans celui-ci des systèmes pour élever l’eau. Quant aux autres qui n’ont pas pour but l’utilité pratique (ad necessitatem), mais le plaisir et le divertissement (ad deliciarum voluptatem), ceux qui seront particulièrement intéressés par une telle ingéniosité pourront s’en remettre aux opuscules de Ctésibios lui même.52

14Refusant le merveilleux des inventions pour préférer l’utilité, ce discours emblématique met en scène une tension permanente dans la littérature latine, l’utilitas et la voluptas, l’utilité et le plaisir. La présentation des inventions obéit donc à une gradation technique, mais aussi idéologique. Certaines inventions sont en effet perçues comme une manifestation d’un luxe superflu (la luxuria), courant bien connu critiqué depuis la fin de la période républicaine53. Il suffit de rappeler que les premières manifestations de la luxuria dans l’Italie romaine sont des inventions liées à des aménagements hydrauliques, attribuées à des aristocrates du milieu du I^er siècle av. J.-C. : l’architecture des bains suspendus et l’ostréiculture, attribuées à Sergius Orata54 et la pisciculture, œuvre de Licinius Murena55, dans le contexte des villas maritimes. C’est aussi le moment de la construction de grands bassins décoratifs et de fontaines, avec référence à l’Orient, que critique notamment Cicéron, faisant allusion à la mode des nils et des euripes dans les villas de ses contemporains56.

15Qu’en est-il plus précisément des automates de Ctésibios, sorte de gadgets hydrauliques ? Objets de descriptions merveilleuses dans les textes de Philon et de Héron, cibles privilégiées des descriptions satiriques, ils semblent particulièrement en vogue à l’époque néronienne57. Nous ne disposons à ce jour d’aucun témoignage archéologique58. Pourtant, une source écrite technique tend à confirmer leur existence dans l’habitat. Rarement cité, un texte du Digeste, rédigé au III^e siècle ap. J.-C. par le juriste Ulpien, cite automates et vasques parmi les biens aliénables d’une maison59. Les décors domestiques de Pompéi, notamment les fontaines miniatures, peuvent apparaître à bien des égards comme une imitation de ces jeux d’eau sophistiqués, centrés sur une iconographie animale : ces figures, toutes en réduction, pourraient-elles être une version économique des compositions élaborées des villas aristocratiques et complexes palatiaux60? Différentes pièces coniques de bronze retrouvées dans les maisons de Pompéi et d’Herculanum attestent qu’on avait moyen de mouvoir et d’orienter avec précision les fins jets d’eau qui s’en écoulaient, grâce à deux ailes latérales (fig. 1b). Ces pièces ont pu parfois être interprétées comme la partie terminale des pompes61. L’une fut retrouvée, dans une pièce auprès de l’entrée de la Maison de Paquius Proculus (I, 7, 10), à Pompéi62 ; l’autre, inédite, provient d’Herculanum63 (fig.1c). Les journaux de fouilles de la Maison du Faune (VI, 12, 2-5) mentionnent une forme de ce type : « une conduite d’eau en quatre fragments ; l’une d’elles est en forme de cône, peut-être destinée à un jet d’eau, ayant à son extrémité deux ailes »64. Ces différents fragments pourraient correspondre aux différentes parties d’une pompe ; cet exemplaire n’a malheureusement pas été retrouvé. Pour les deux autres, nous ne disposons pas d’indication. Il semble difficile de croire qu’il s’agisse d’une pièce de pompe, car l’orifice de sortie (entre 3 et 5 mm) impose cependant des débits très limités. Il serait plus vraisemblable de songer à la partie finale d’une fontaine, dont le jet d’eau orientable facilitait les jeux de surprise et l’animation des décors à l’occasion de banquets. Complément intéressant de ce dossier, la publication récente d’un autre type de matériel énigmatique en bronze, recensé pour le moment en Italie et en Turquie, tend à accréditer la même hypothèse : il s’agit de disques de petites dimensions (de 4, 1 à 5, 2 cm) traversés d’une dizaine de perforations obliques et creusés de rainures incisées, interprétés comme des éléments de jets d’eau rotatifs, en forme d’ombrelle65.

16Dans sa critique moraliste de la luxuria contemporaine, Sénèque condamne vivement ces éléments sophistiqués et concentre son attaque sur trois motifs architecturaux : les systèmes hydrauliques, les plafonds décorés et tournants et les fenêtres panoramiques ouvrant sur la mer ou des jardins. Les deux premiers renvoient à l’hydraulique et à la mécanique, perfectionnées à l’époque augustéenne, le troisième à une invention de la première moitié du I^er siècle, la production du verre à vitre moulé66. Ces trois aspects s’unissent dans les évolutions que connaît l’habitat impérial où, dans les mises en scène de banquets, les jeux d’eau attirent la vue et l’ouïe d’un visiteur désorienté par des décors multiples et changeants ; points focaux de la demeure, ils organisent les perspectives organisées depuis de grandes baies vitrées ouvrant sur les jardins (fig. 2). Ces recherches ornementales, associées à des innovations techniques, sont vivement critiquées par Sénèque, prônant le retour à la nature face aux artifices futiles :

De nos jours, à qui prêtes-tu, en fin de compte, le plus de sagesse ? Au mécanicien qui a inventé (invenit) le moyen de faire jaillir l’eau safranée à une hauteur immense par des conduits secrets, qui remplit des euripes aussi brusquement qu’il les vide, qui assemble les soffites à panneaux mobiles des salles à manger de telle sorte qu’ils se transforment à volonté et que le plafond change avec chaque nouveau service, ou au philosophe qui démontre aux autres et à lui-même que la nature s’est bien gardée de nous imposer rien de dur et de difficile ?67

17Au terme de cet inventaire bien trop vaste, dont chacun des aspects mériterait d’être approfondi, au-delà des écarts entre témoignages littéraires et archéologiques et de la difficulté d’identifier des créations individuelles, se dégage un contexte des techniques hydrauliques, se dessine une symbolique de l’invention. Car la distribution de l’eau, source vitale et précieuse, particulièrement en contexte méditerranéen, en matérialisant les catégories de l’utilitas et de la luxuria, oppose sans cesse l’utile au futile. Ce n’est qu’à la lueur de ce prisme idéologique que peuvent être déchiffrées les archives des inventions hydrauliques.