Gothic and mathematics
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              We can't fully understand architecture if we don't know its spirit or the processes used in its design. Were these of a geometric, mathematical or arithmetical nature? Was the golden ratio used by Gothic builders? That's what we need to find out.

  

Gothic and mathematics


     The human race has never thought anything important until it has written it in stone.

Victor Hugo

Cathedrals are veritable stone books, whose alphabet has been lost over time. To understand them, we need to question those who claim to be the keepers of their secrets; in short, the Compagnonnage and masonry.
With regard to the former, we will see that, since the Middle Ages, they have had at their disposal a set of geometric techniques designed to solve the problems associated with the design and construction of a building - the trait. However, in the eighteenth century, this heritage was profoundly revisited and transformed by the descriptive geometry of the mathematician Gaspard Monge.
There is a clear distance between the line of the Golden Age of Builders and that of the Age of Enlightenment. Under the same name, these techniques betray natures born of almost antinomic ideations. The first is born of symbolic geometry, empirical and sacred. The second is analytical and mathematical.

Before going any further, I need to explain what a medieval master builder was. In the Middle Ages, there was no such thing as a school of architecture. It was on the job, after a great deal of experience and research, that a building professional could become a master builder. As well as designing the plans, the master builder participated in and directed the work on a building site. He was both an engineer and an architect. The title he was given varied from region to region. For example Doctor es pierres, Magister operis, Maistre maçon, Magister lathomorum, Machinator, Ingeniator, etc.


To return to our question, I observe a fundamental difference between the geometric processes employed by the master builder and the technical trait used by the workman. This is not a judgment of value, but of nature. The master builder designs the cathedral ex nihilo, from scratch. He works on the concept. The latter carries out work according to his specialty: he works the material. However, as we'll see later on, a common pattern governs the construction of Gothic cathedrals. It's an initiation, a specific skill entrusted solely to the master builders. By definition, it does not form part of the traditional corpus of Compagnonnage.

Our final candidate is Freemasonry. However, while many Masonic terms and symbols are borrowed from architecture, there is no evidence of any link between this society and medieval builders. Our questions therefore remain unanswered.

Ideally, we should go straight to the source, to the writings of the old master builders. But tradition, which required these men to pass on their knowledge orally, deprives us of all texts and documents. Only the notebook of Villard de Honnecourt, a 13th-century master builder, has come down to us.

Villard de Honnecourt was born around 1200, in the village of Honnecourt-sur-Escaut, near Cambrai in the Nord département. His apprenticeship took him from site to site, town to town. He became a master builder under the name magister latomus. From his notebook we can establish that he took part in the construction of the Cistercian abbey of Vaucelles, and the cathedrals of Cambrai, Reims, Laon, Chartres and Lausanne, to name but a few in France. His professional career lasted from 1225 to 1250.


With thirty-three folios, or sixty-six plates of drawings, his notebook is divided into architectural sketches and sometimes unusual projects, like a wheel capable of perpetual motion. While most of the drawings reflect the classic preoccupations of an architect, with plans for apses or vault connections, others seem content to illustrate a supposed medieval naiveté. Men in combat rub shoulders with lions or sketchy portraits, all seemingly based on elementary geometry, a clumsy foreshadowing of perspective yet to be born.

Extracts from Villard de Honnecourt's notebook - D.P.


As a result, the extraordinary interest represented by Villard de Honnecourt's sketches has long been underestimated. In reality, it's part of the subtle spirit of the builders' science, which lies behind the often misunderstood notion of line. By line, I mean all the geometrical procedures used from the Middle Ages onwards to respond to the problems posed by the design and technical realization of a building.

This science of line art, or "portraiture" as Villard called it, is the medieval forerunner of technical drawing, a process defined by Viollet-le-Duc as "an operation of descriptive geometry, a decomposition of the multiple planes that make up the solids to be used in construction".
According to this definition, line art is merely a preliminary step to stereotomy, the cutting of materials. It would be confined to describing elements of "execution size", as if a geometric proportion were, in essence, independent of the metric unit. From every point of view, this definition is inadequate. It seems to ignore the fact that, by means of a purely graphic solution, the line could be used to obtain the key elements of a building, such as the distribution of spaces or the height of a nave. For far better than merely describing, this technique enabled the architect to create. Clearly, Viollet-le-Duc only knew the geometry of Gaspard Monge.

Villard de Honnecourt's notebook is superbly ignorant of mathematics. As the companions like to say, "the line pushes the number". There's no need for a crutch in this art, which considers the compass, ruler and square to be the only tools for understanding the universe.
Medieval builders came from a society that had barely discovered the use of the zero and was laboriously adding up in Roman numerals. They had other values, a science and necessities that transcended mathematical fevers. Their mission was to crown Chartres, Paris or Amiens with enchanting stone diadems. Tracing the plan of the edifice on the floor of the lodge, the "chambre aux traits", the master builder more often wielded the compass than the slide rule, and with good reason.

Moreover, the introduction of algebra and Arabic numerals, the theories of Euclid, Archimedes and Aristotle, were not disseminated until the end of the 12th century, well after the first great cathedrals had been built.

There's no need to go on. Mathematics was not involved in the genesis of the cathedrals, but on the other hand, why refuse its help in the analysis of Gothic layouts? Whether numerical or graphic, number or magnitude, these methods provide a result that is, in both cases, equivalent. Let's put this assertion to the test by trying to find the layout used to set the elevation of figure 2, in this case that of a Gothic nave.

 


Fig. 2 - Geometric analysis of nave height


In the spirit of the line, I'll place the point of a compass at O and open it up to the point where the arch begins at A. If I transfer this distance to an arc of a circle, I obtain point A'. A perfect square has been revealed. It's clear, therefore, that the nave's elevation is built on the diagonal of a square.

This procedure is in line with logic and tradition, as only a ruler and compass are required for its construction. It could have been designed by Villard de Honnecourt himself. On site, nothing could be simpler than tracing this proportion with a simple knotted rope. In medieval symbolism, elevation represents the projection of the earth towards the sky. So it's only natural that the base of the square should serve as the module for the height of the nave.

For its part, the mathematical approach will assign the value of one unit to the width of the nave. In relation to this, measuring the height will give us the irrational number 1.4142, which we know to be the square root of two, i.e. the diagonal of a square with side 1.

This example alone shows the gulf between this method and the concerns and techniques of medieval builders. This is the difference between compass geometry, which manipulates proportions visually, and mathematics, which is confined to numbers. For all these reasons, attempting to understand Gothic geometric layouts without using the ruler and compass is both a historical and methodological error.

 

Commentaires



adminfil y a un mois
Après son magnifique ouvrage intitulé : " Les cathédrales retracées ", je vous recommande vivement de découvrir le nouvel opus de l'excellent Bellenguez Pierre, consacré au décryptage des tracés géométriques de la basilique de Vézelay.
Dominique Gury
adminfil y a un mois
La démonstration de Pierre Bellenguez sur la géométrie des cathédrales est absolument remarquable de simplicité et d'efficacité. Elle est très convaincante, et en plus, très élégante, ce qui est bon signe. L'architecte Viollet le Duc avait lui aussi proposé en son temps une hypothèse de géométrie sacrée en étudiant les coupes des cathédrales, mais ses résultats n'étaient pas très probants. Les points de ses figures tombaient un peu n'importe où et l'ensemble manquait de la clarté qui arrive toujours lorsqu'on a découvert le principe directeur d'un dessin. La démonstration de Pierre Bellenguez tient elle bien mieux la route. Elle est donc supérieure à celle de l'immense Viollet le Duc, ce n'est pas rien. Franchement bravo.
David Orbach (Architecte - Ingénieur structure - Enseignant à l’Université Populaire de Caen de Michel Onfray)
adminfil y a un mois
JE VOUS CONSEILLE SANS RÉSERVE la lecture du nouvel opus de Pierre Bellenguez, consacré au décryptage des tracés géométriques de la basilique de Vézelay. En seulement quelques dizaines de pages et d'illustrations, sans sombrer un seul instant dans les spéculations zozotériques et en s'appuyant notamment à très bon escient sur un schéma explicite du carnet de Villard de Honnecourt, l'auteur fournit au lecteur des clés immédiatement compréhensibles, limpides, de la compréhension géométrique de l'édifice.
Jean-Michel Mathonière - Directeur éditorial chez Éditions Dervy - Historien des compagnonnages
adminfil y a un mois
Au cathédraloscope, nous présentons les travaux de Pierre Bellenguez qui développe le concept de matrice première qui permettre aux bâtisseurs de dresser d'une manière cohérente les plans d'élévation d'une cathédrale. Il démontre dans son livre "les cathédrales retracées" la pertinence de son hypothèse.
Cathédraloscope
adminfil y a un mois
Dans son livre, Pierre Bellenguez, passionné d’architecture gothique, décrypte les constructions des bâtisseurs en se mettant dans la peau de ces derniers. A l’aide de différentes cathédrales gothiques françaises, il réfute des théories populaires sur ces édifices et démontre l’usage des figures géométriques dans ces bâtiments. Il s’intéresse également au symbolisme présent au cœur des cathédrales en analysant différents éléments architecturaux et historiques. Son œuvre nous a été particulièrement utile afin d’illustrer les méthodes géométriques des cathédrales gothiques [...]
Site : lescathedrales.wordpress.com
adminfil y a un mois
Un ouvrage extraordinaire où l’on ne fait pas de rapport entre la distance de la terre à la lune avec l’hypoténuse de la face de la pyramide en vraie grandeur, mais où les tracés sont opératifs […] car tout commence, quelle que soit l’épure […] en trait carré.
Jean-Pierre Bourcier - Spécialiste du trait
adminfil y a un mois
Pierre Bellenguez, déjà auteur d'un ouvrage sur les cathédrales, propose, avec ce livret, de découvrir l'univers de la basilique de Vézelay autrement, en essayant de comprendre comment celle-ci a été bâtie, quels symboles géométriques renferme-t-elle, en étudiant le portail et les symboles représentés. Un volume richement illustré (photos, plans, coupes, élévations) à lire d'urgence !
Olivier Petit - Médiéviste
adminfil y a un mois
Le Livre du Jour est : Les cathédrales retracées Les nombres régissent nos grands édifices. Pour bien le comprendre, il faut sortir ses outils de géomètre et chercher les proportions. Un travail méthodique et plein de bon sens dans les nefs, croisées et transepts, dans les absides et les chevets, et bien sûr dans les élévations. Une promenade qui nous conduit à Amiens, Vézelay, Beauvais, Chartres Bourges et Reims … Un bonheur d’ouvrage que nous devons à Pierre Bellenguez
Jean-François Lecompte - écrivain
adminfil y a un mois
Je recommande... Le superbe ouvrage Les cathédrales retracées pour tous les passionnés d'architecture gothique. Dans son livre, l'auteur Pierre Bellenguez nous dévoile le message caché derrière les plans des grandes cathédrales gothiques. À consommer sans modération !
Luciano Xavier - Maquettiste en cathédrales gothiques
adminfil y a un mois
Dans ce livre, je m'attendait à entendre beaucoup parler de géométrie sacrée, de traditions et de société secrète et bien pas du tout... Pour mon plus grand bonheur et mon plus grand plaisir, c'est un livre précis, sourcé, technique, néanmoins facile d'accès, qui permet à un néophyte d'aborder le sujet sans difficultés. L'auteur est très pédagogue, ça se lit tout seul. [...] Clairement, ce livre va véritablement m'aider pour mon travail sur les mystères des cathédrales. [...] Encore une fois je remercie chaleureusement Pierre Bellenguez pour son livre les cathédrales retracées.
Arcana Les Mystères du Monde - Youtubeur (Chaine Arcana)
adminfil y a un mois
Avis de lecteur (Priceminister) Beau et instructif. Ouvrage superbe avec d'abondantes illustrations en noir ou couleurs. Avec une simplicité communicative, l'auteur décrypte la science des bâtisseurs. Il réécrit avec clarté et à l'aide d'abondantes études personnelles les techniques qui ont permis cette révolution dans l'architecture. Loin d'être un remake de littératures courantes, c'est un beau livre à offrir ou à se faire offrir.
troph38
adminfil y a un mois
Le Mot du Jour est : « Encore Vézelay »? Un livret abondamment illustré sur la géométrie particulière de Vézelay vient d’être édité par Pierre Bellenguez. Ayant eu le privilège de le lire avant l’impression je vous le recommande, car compas en mains c’est de la belle ouvrage ! Les illustrations sont superbes et pédagogiques, alors, comme en plus c’est pas cher (15€), que ça s’achète en ligne et que ça tiendra dans le sac de plage, offrez-le-vous au plus vite !
Jean-François Lecompte - écrivain
adminfil y a un mois
J'ai lu votre livre d'une traite et vais bientôt le relire plus lentement. Merci et bravo, vous avez répondu à tellement de mes questions.
John Brown
adminfil y a un mois
Formidable ouvrage technique touffu mais très intéressant pour qui s’intéresse à cette magnifique architecture et à l’art des bâtisseurs... Merci Monsieur
Armand Priest (ESTP) - Commentaire Facebook
adminfil y a un mois
Pierre Bellenguez explique très bien le sens de la géométrie des cathédrales en prenant appui sur la basilique de Vézelay, dans son ouvrage [...] Les cathédrales retracées : la science des bâtisseurs
Anthony CRESTIN - La géométrie et le mythe
adminfil y a un mois
Passionné d'architecture, Pierre Bellenguez a repris les mesures des cathédrales et compris comment les bâtisseur ont réussi ces exploits architecturaux. Aucun nombre magique, mais du bon sens, de la simplicité et de l'expérience.
Joël Supéry - Site tuskaland.com
adminfil y a un mois
Regard d'un passionné d'architecture médiévale sur l'architecture secrète des cathédrales et la géométrie gothique. Un ouvrage très utile pour notre projet #STEAMBuilders (https://steambuilders.eu/fr/) qui a pour objectif de fournir aux enseignants des outils et la pédagogie nécessaires à la mise en œuvre de l'approche innovante et pluridisciplinaire des STEAM par la manipulation et la reconstruction de techniques et de patrimoine historiques !
Asso Fermat-Science
adminfil y a un mois
J'ai bien reçu votre admirable livre "Les cathédrales retracées" et je vous en remercie. Étant passionné par l'architecture sacrée j'ai pu l'apprécier. Encore merci. Cordialement,
M. Moldovan
adminfil y a un mois
"Dans le sillage du livre "Les cathédrales retracées", Pierre Bellenguez nous entraîne dans une visite initiatique de la basilique de Vézelay, à la découverte des procédés géométriques utilisés par les moines bâtisseurs. Compas en main, il nous fait découvrir l’alphabet de ce livre de pierre, la fascinante science des anciens maîtres d’œuvre". La basilique de Vézelay, un incontournable... !
Catherine Leschenne