Pourquoi les vitraux anciens sont plus épais en bas : le verre coule-t-il vraiment avec les siècles ?

Lors de la visite d’une cathédrale, le guide s’arrête devant un vitrail du XIIIe siècle et lâche l’anecdote que tout le monde attend : « Regardez bien, le verre est plus épais en bas qu’en haut. C’est parce que le verre est en réalité un liquide, qui coule très lentement sous l’effet de la gravité. En huit cents ans, il a eu le temps de s’affaisser. » Le public hoche la tête, fasciné. L’histoire est belle, elle se transmet depuis des générations dans les manuels, les visites guidées et les dîners entre amis.

Elle est fausse. Les vitraux anciens sont souvent plus épais en bas, c’est vrai. Mais le verre n’y est pour rien : c’est le verrier qui l’a voulu ainsi, ou qui n’a pas pu faire autrement.

Un verre médiéval jamais plat dès le départ

Pour comprendre, il faut se rendre dans un atelier de verrier du Moyen Âge. À l’époque, on ne sait pas fabriquer de grandes plaques de verre plates et régulières. Deux techniques principales coexistent. La première est le soufflage en manchon : le verrier souffle une grande bulle allongée, en forme de cylindre, qu’il ouvre ensuite à chaque extrémité, fend dans la longueur et aplatit dans un four. La seconde est le verre en couronne, ou plateau : le verrier souffle une bulle, la fixe sur une tige métallique et la fait tourner rapidement jusqu’à ce que la force centrifuge l’étale en un grand disque.

Dans les deux cas, le résultat est loin d’être uniforme. Le verre en couronne est plus épais au centre, là où se trouvait la tige, et s’amincit vers les bords. Le verre en manchon présente lui aussi des variations d’épaisseur, des ondulations et des bulles d’air emprisonnées. Chaque pièce découpée dans ces feuilles possède donc, dès sa sortie de l’atelier, un côté plus épais que l’autre.

Pourquoi le côté épais se retrouve souvent en bas

Quand le maître verrier assemble son vitrail, il découpe ses pièces, les sertit dans un réseau de plomb et les met en place. Face à une pièce plus épaisse d’un côté, il a le choix. Placer le côté le plus lourd en bas est un réflexe de bon sens : la pièce repose plus solidement dans son sertissage, elle est plus stable, et l’ensemble du panneau supporte mieux son propre poids.

Mais ce n’était pas une règle absolue. Les spécialistes de la restauration des vitraux observent régulièrement des pièces anciennes installées avec le côté épais en haut ou sur le côté. Si le verre avait coulé sous l’effet de la gravité, toutes les pièces devraient être plus épaisses en bas, sans exception. Ce n’est pas le cas.

Si le verre coulait vraiment, aucune vitre médiévale ne serait plus épaisse en haut. Or il en existe.

Les vitres anciennes des maisons, fabriquées selon les mêmes procédés jusqu’au XIXe siècle, présentent elles aussi ces irrégularités. Les ondulations qui déforment le paysage à travers une fenêtre ancienne sont la signature de ces techniques artisanales, pas d’un écoulement lent.

Le calcul qui démonte la légende

La question a été tranchée par le calcul. À la fin des années 1990, un chercheur brésilien spécialiste du verre, Edgar Zanotto, a estimé la viscosité du verre médiéval à température ambiante à partir de sa composition chimique. La viscosité mesure la résistance d’un matériau à l’écoulement : l’eau en a très peu, le miel davantage, le bitume énormément. Le verre à température ambiante, lui, se situe à un niveau si élevé que les chiffres donnent le vertige.

Selon ses calculs, publiés dans une revue de physique, il faudrait une durée largement supérieure à l’âge de l’Univers pour que le verre d’un vitrail s’écoule de façon mesurable. D’autres estimations, réalisées depuis avec des méthodes différentes, donnent des ordres de grandeur moins extrêmes, mais toutes aboutissent à la même conclusion : sur quelques siècles, l’écoulement est absolument négligeable, des milliards de fois trop faible pour expliquer une différence d’épaisseur visible à l’œil nu.

Indice	Ce qu’on observerait si le verre coulait	Ce qu’on observe réellement
Orientation des pièces épaisses	Toujours en bas	Parfois en haut ou sur le côté
Verres romains et égyptiens	Déformés ou affaissés	Intacts après 2 000 à 3 000 ans
Lentilles de télescopes anciens	Optiquement dégradées	Toujours précises
Verre plat moderne	Commencerait à s’épaissir en bas	Parfaitement uniforme après des décennies
Calcul de viscosité	Écoulement visible en quelques siècles	Écoulement négligeable sur des milliards d’années

Le meilleur contre-exemple se trouve d’ailleurs à nos fenêtres. Depuis la fin des années 1950, le verre plat est fabriqué par flottage : le verre fondu est versé sur un bain d’étain liquide, sur lequel il s’étale en une nappe parfaitement plane et d’épaisseur constante, avant de refroidir lentement. Ce procédé, mis au point par l’entreprise britannique Pilkington, a remplacé presque partout les anciennes techniques. Les vitrages posés il y a soixante ans ne présentent aucun épaississement à leur base. S’il existait un écoulement capable de déformer un vitrail en huit siècles, il aurait au moins commencé à se manifester sur ces millions de fenêtres.

Alors, le verre est-il un solide ou un liquide ?

Si la légende a la vie si dure, c’est qu’elle repose sur une vraie subtilité. Le verre n’est pas un solide comme les autres. Dans un cristal, comme le sel ou le quartz, les atomes sont rangés en un réseau parfaitement régulier, répété à l’infini. Dans le verre, ils sont disposés de façon désordonnée, comme dans un liquide. On parle de solide amorphe.

Ce désordre vient de sa fabrication. Le verre ordinaire est principalement fait de silice, le constituant du sable, fondue avec des additifs vers 1 500 °C. En refroidissant, la matière devient de plus en plus visqueuse, jusqu’à ce que les atomes n’aient plus le temps de s’organiser en cristal : ils se figent sur place, dans la configuration désordonnée qu’ils avaient à l’état liquide. Ce passage, appelé transition vitreuse, se produit pour le verre courant autour de 500 à 600 °C.

D’où la formule, juste en partie, du « liquide figé ». Elle décrit bien la structure du verre, mais pas son comportement : à température ambiante, il est rigide, élastique, et il casse net au lieu de se déformer, comme on l’explique à propos du verre qui se brise alors que le métal plie. Cette même structure amorphe lui donne d’ailleurs d’autres propriétés étonnantes, de sa transparence à la façon dont un verre en cristal chante plus longtemps qu’un verre ordinaire. La prochaine fois qu’un guide racontera l’histoire du vitrail qui coule, on pourra lui répondre que le verre n’a pas bougé : c’est la légende qui s’est écoulée, de siècle en siècle.