1. Le lien historique entre géométrie et géographie
Depuis l’Antiquité, la géométrie a été utilisée pour représenter et explorer le monde. Étymologiquement. Géo- : la Terre ; -métrie = la mesure ; -graphie = l’écriture
Les Égyptiens utilisaient des techniques géométriques pour tracer les limites des terres après les crues du Nil.
En Grèce, Ptomélée écrivit l’ouvrage « Géographie », synthèse des connaissances de son temps. Eratostène mesura le diamètre de la Terre grâce à des calculs sur des angles-internes.
Les Romains possédaient de solides connaissances en mesure de terrain, ce qui leur a permis de construire un réseau routier immense pour l’époque.
Développée par Gerardus Mercator au XVIᵉ siècle, cette projection permet de représenter sur un plan la sphère terrestre (planisphère).
Elle conserve les angles, ce qui la rend utile pour la navigation maritime.
Cependant, elle ne conserve pas les surfaces : elle exagère celles proches des pôles comparées à celles proches de l’équateur. Voir ici des cartes pour comprendre.
La plupart des cartes aujourd’hui utilisent cette projection, centrée sur l’Europe, et influencent notre vision du monde.
La cartographie relie mathématiques et géographie. Elle a évolué au gré des avancées technologiques, et avec elle, notre vision du monde. Elle est révélatrice de notre manière de percevoir et d’organiser l’espace. La représentation d’une carte est autant une donnée scientifique que culturelle.
L’article suivant peut aider à faire un exposé. Il n’est pas complet et vous incite à aller voir plus loin.
Depuis l’Antiquité jusqu’à l’ère moderne, les mathématiques et l’architecture ont toujours été étroitement liées.
Des formes géométriques simples aux calculs complexes de résistance, les mathématiques sont partout dans les édifices qui nous entourent. Elles permettent de réaliser des structures stables, esthétiques et parfois même surprenantes, en jouant sur les symétries, les proportions et les motifs.
Qu’il s’agisse de temples anciens, de cathédrales, de bâtiments modernes ou d’espaces de vie écologiques. En comprenant l’influence des mathématiques dans les bâtiments, nous découvrons un langage universel qui relie l’ingéniosité humaine aux lois de la nature, tout en laissant place à la créativité.
LES FORMES DE BASE
Pavé droit : Le parallélépipède rectangle est la forme géométrique répandue dans l’architecture pour sa simplicité et sa stabilité. Avec sa base rectangulaire, il semble être une forme assez logique à adopter pour une grande quantité d’édifices : immeubles résidentiels, entrepôts, usines.
Cylindre : colonnes, silos, tour médiévale, château d’eau, yourtes, cheminées industrielle, … le cylindre offre une résistance élevée et une grande surface intérieure par rapport à leur volume. Il est à la fois esthétique et fonctionnel.
PYRAMIDES
Les bâtiments ayant le mieux résisté à l’épreuve du temps sont de forme pyramidale.
Les Égyptiens ont construit des pyramides aux bases carrées (ou rectangulaires) et faces triangulaires, comme à Gizeh, exploitant la stabilité de cette forme pour ériger des monuments gigantesques en pierre. Avant eux, les ziggurats, constructions de Mésopotamie, étaient des temples en terrasses formés de plateformes superposées.
Les pyramides mayas et aztèques, sont des pyramides à degrés et servaient de temples et de lieux de cérémonies. Construites en pierre, elles ont une base rectangulaire ou carrée et s’élèvent en terrasses superposées, culminant souvent en un temple au sommet. Leur structure symbolisait l’ascension spirituelle vers les dieux.
La raison de la longévité des pyramides est mathématique : les habitations avec des murs verticaux finissent par s’écrouler, mais pas les structures en pente.
LA GÉOMÉTRIE SACRÉE
Depuis l’Antiquité, la géométrie a joué un rôle fondamental dans la conception des bâtiments religieux. Les architectes, inspirés par des croyances profondes et une quête de perfection, ont utilisé les formes géométriques pour symboliser l’ordre cosmique, le divin et l’harmonie universelle.
Les cathédrales
Véritables chefs d’œuvres médiévaux, la construction des cathédrales a nécessité des connaissances poussées en géométrie.
L’arc brisé est le plus caractéristique, permettant des voûtes plus hautes et des baies plus grandes. L’arc en plein cintre, plus ancien, sert souvent de base. D’autres comme l’arc surbaissé, l’arc trilobé et l’arc en accolade apportent de la diversité et de la décoration. Ces arcs ne sont pas seulement esthétiques, ils jouent un rôle structurel crucial en répartissant les poids et en permettant une grande luminosité à l’intérieur des édifices.
Les rosaces sont de grandes fenêtres circulaires ornées de vitraux colorés qui apportent une luminosité exceptionnelle à l’intérieur de la cathédrale et symbolisent le soleil et le divin.
Les mosquées
L’interdiction de représenter des êtres vivants a fait que l’art islamique s’est tourné vers la géométrie pour créer des motifs symboliques. Ces motifs, souvent à base d’étoiles, de polygones et d’entrelacs, ornent mosquées, palais et objets quotidiens, reflétant l’harmonie et l’ordre divins. Ils constituent parmi les plus beaux pavages que l’humanité a pu produire.
Les stupas
Ces monuments en forme de dôme sont construits sur les reliques de Bouddha ou de grands maîtres. Leur forme et leur proportion sont basées sur des principes géométriques précis, symbolisant la montagne cosmique et le chemin vers l’éveil.
LES CONSTRUCTIONS AUTOPORTANTES
Les dômes géodésiques sont des structures sphériques constituées de triangles, conçues pour être légères et résistantes. Inventés par Buckminster Fuller, ils sont utilisés dans des situations variées : petites structures temporaires (dôme dans un festival, serre démontable), transportables (base scientifique isolée) ou géantes (la Géode, située dans le Parc de la Villette à Paris).
Les zomes sont des structures géométriques en forme de dôme, constituées de losanges assemblés en spirale. Inspirées des formes naturelles, elles sont parfois utilisées pour des constructions écologiques.
LES PONTS
Les ponts présentent une grande variété de formes géométriques, chacune offrant des avantages spécifiques.
DES ARCHITECTURES UNIQUES
Certains bâtiments modernes présentent des formes uniques au monde. Citons :
Le musée Guggenheim de Bilbao (Espagne) : une architecture audacieuse fondée sur les mathématiques
La Philharmonie de Paris (France) – Imaginée par Jean Nouvel, elle associe des motifs fractals et des angles non conventionnels.
La Cité des Arts et des Sciences (Valence, Espagne) – Ce complexe futuriste de Santiago Calatrava présente des formes ondulantes et organiques inspirées par la nature.
Le Centre Heydar Aliyev (Bakou, Azerbaïdjan) – Signé par Zaha Hadid, ce bâtiment fluide et ondulé casse les formes rectilignes traditionnelles.
La Maison dansante (Prague, République tchèque) – Créée par Frank Gehry et Vlado Milunić, cette structure donne l’impression d’un couple en mouvement.
La Tour Agbar (Barcelone, Espagne) – Une tour elliptique aux couleurs changeantes, conçue par Jean Nouvel.
L’Atomium (Bruxelles, Belgique) – Représentant une molécule de fer, cette structure sphérique est unique en son genre.
Le Cube Orange (Lyon, France) – Un bâtiment perforé de motifs géométriques qui donnent l’illusion d’un cube en trois dimensions
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Sorti en février 2022, sept mois avant ChatGPT 3.5, le CryptoChallenge Ada Lovelace se veut une introduction à l’histoire de la robotique, l’intelligence artificielle et ses conséquences sociales.
1) Donne l’exemple de films ou de livres traitant des relations humains-robots. 2) Quelles sont avancées récentes de l’intelligence artificielle que tu connais ? 3) Quels sont les bienfaits et dangers des avancées de la robotique et l’IA ? 4) Expliquer le dernier passage de la vidéo : « C’est oublier que l’humain a sur la machine une supériorité durable. Il est vivant, organique, fait de carbone et d’oxygène, infiniment renouvelable. La machine est faite de matériaux inertes, en quantité limitée. Et au fur et à mesure des années, les ressources naturelles s’amenuisent, tandis que d’immenses cimetières de déchets électroniques polluent aux quatre coins du monde. »