El Gran Vestíbulo de la Sorbona, que sirve de acceso al Gran Anfiteatro, es una de las partes más lujosas del edificio. La planta baja tiene una estatua de Arquímedes y las escaleras parten de sendas esferas armilares. La parte superior está decorada con pinturas alusivas a distintos momentos de la historia cultural de Francia.
Destacamos una pintura en uno de los chaflanes curvados que representa al Rey Luís IX recibiendo lecciones de matemáticas por el Abad Vicente de Beauvais en 1223. Rey y monje portan sendos compases como muestra de su aprendizaje de la Geometría. El joven rey mira atento las explicaciones del abad. La pintura está firmada por T. Chartran. No son muchos los reyes matemáticos pero los ha habido del máximo nivel como al-Mutaman ben Hud de Zaragoza.
Un poco más al lateral se encuentra la pintura ambientada en la Place Royale parisina donde debaten cuatro de los grandes matemáticos del XVII: Pascal, Descartes, Desargues y Mersenne.
De la planta baja salen dos pasillos perpendiculares, las Galerías de las Ciencias y las Letras. Arquímedes con un compás (roto) se encuentra en el lado de las Ciencias como modelo de sabio.
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