Archiv für Juli 2008

Tom Tits Experiment

Publiziert von admin am 29. Juli 2008

Tom Tits Experiment, Södertälje

Im Juni 2008 wurde das Tom Tits Experiment nach einem grossen Umbau mit 250 neuen Exponaten feierlich in Anwesenheit des schwedischen Königspaares neu eröffnet. Mit über 600 Exponaten und Experimentierstationen ist es eines der grössten Science Center in Europa. 2006 erhielt es den Micheletti Preis des European Museum Forum für das vielversprechendste Technikmuseum. Der gestiegene Marktwert spiegelt sich auch in den relativ hohen Eintrittspreisen wieder. Ein Erwachsener zahlt 195 Kronen für den Eintritt (gut 33 CHF), ein Kind zwischen 3 und 17 Jahren 145 Kronen (24 CHF).

Name Tom Tits Experiment
Ort/Land Södertälje/Schweden
Exponate Ca. 550
Besucher/Jahr 350′000
Fläche ca 5′000 m2 innen und 8′500 m2 aussen
Angestellte
(Gesamt/100% Stellen)
130 (Voll- und Teilzeit)
Budget/Jahr 40 Mio Kronen (ca. 7 Mio CHF), 85% Eigendeckung
Anmerkungen Im Juni 2008 nach Umbau und Erweiterung neu eröffnet.

Tom Tits Experiment ist in mancherlei Hinsicht besonders. Es beginnt schon mit dem merkwürdig Englisch klingenden Namen für das 30 Kilometer westlich von Stockholm gelegene Science Center. Tom Tit war das Pseudonym des Autors Arthur Good, der in den 1880er Jahren in der Pariser Wochenzeitschrift L’Illustration eine Serie von Artikeln mit einfachen physikalischen Experimenten veröffentlicht hatte. Obwohl auch für jugendliches Publikum bestimmt, wurden sie so beliebt, dass ihre Präsentation zum Bestandteil gesellschaftlicher Anlässe wurde. 1890 erschien eine Sammlung dieser Artikel mit wundervollen Stichen des Illustrators Louis Poyet unter dem Namen “La Science Amusante”. 1889 erschien die schwedische Übersetzung und erreichte eine gewisse Popularität im Land, zumindest war sie so gross, dass man noch 100 Jahre später das Science Center “Tom Tits Experiment” nennen konnte.

Tom Tits Experiment nutzt die alten Fabrikhallen einer Zentrifugenfabrik für Milch-Sahne Separatoren, die um 1900 der grösste Arbeitgeber Södertäljes war. Das Science Center wird von der Gemeinde Södertälje und dem kommunalen Unternehmen Telge AB geführt. Södertälje erlangte 2008 internationale Bekanntheit, nachdem sein Bürgermeister in einer Rede vor einer Kommission des US Kongresses darauf hinwies, dass seine Stadt mehr Kriegsflüchtlinge aus dem Irak aufgenommen hatte als ganz Nordamerika zusammen.

Weit sichtbar über dem alten Fabrikgebäude schwebt ein Fesselballon, der den Besuchern einen Rundblick bis nach Stockholm ermöglicht.

Katalog Tom Tits SödertäljeDer Ausstellungskatalog ist eine weitere Besonderheit vom Tom Tits. Jeder Besucher erhält diese bebilderte Aufzählung sämtlicher 610 Exponate mit Beschreibungen beim Kauf der Eintrittskarten (und dies erklärt wohl auch einen Teil des hohen Eintrittspreises). Der Katalog ist ein wunderbares Souvenir. Aber gleichzeitig auch eine Schwäche des Konzepts, denn ohne Katalog ist man oft aufgeschmissen, weiss nicht, was man genau tun kann und welches Phänomen sich hinter dem Experiment verbirgt. So muss man immer mit dem Katalog in einer Hand durch das Haus und nach den kleinen Plaketten mit Nummern und Namen des Exponats Ausschau halten, um die Beschreibung zu finden. Im Katalog sind 610 Exponate gelistet, darunter finden sich aber auch die rückwärts laufende Uhr im Café, die tote langsam verwesende Taube im Park und etwa 60 Einzelbilder mit optischen Illusionen. Zum Teil werden auch Einzelteile wie Arm-, Achsel-, Fuss-, Knie- und Hüftgelenk separat aufgezählt. Daher ist die in diesem Beitrag aufgeführte Zahl der Exponate etwas geringer geschätzt, zumal einige zwar im Katalog erwähnt sind, im Sommer 2008 aber noch nicht realisiert wurden.

Leider ist der Katalog mit den Beschreibungen nur in Schwedisch erhältlich. Lediglich die Namen der Exponate sind  auf den Plaketten in Schwedisch und Englisch beschriftet.

Die dritte Besonderheit ist die spezielle Atmosphäre des 1987 eröffneten Science Centers. Über weite Strecken fühlt man sich wie in die  Werkstatt der Exponatebauer versetzt, manches scheint noch nicht fertig zu sein und erinnert eher an einen Prototypen des Exponats. Doch der Eindruck täuscht, die Anmutung des Selbstgemachten, nie wirklich Vollendeten ist hier Progamm. Die aus Holz und Metall mit einfachen Mitteln zusammengebauten Experimente sind oft etwas kleiner und wackeliger als ihre Pendants in den anderen Science Centern, entfalten dadurch in den alten Fabrikhallen aus rotem Backstein aber auch einen besonderen Charme. Vermutlich sind Reparaturen bei diesem Baustil auch einfacher durchzuführen?

Eine Scania-Zugmaschine samt Antriebsmotor steht als modernes chromblitzendes Gefährt des aus der Region stammenden LKW-Produzenten im Raum, aber ihre Funktionsweise wird durch Alltagsgegenstände wie Kerzenanzünder, Duftzerstäuber und Rührbesen erklärt und so wieder dem Stil des Hauses angepasst. Für den Bau der Exponate wurde auch auf alte Geräte und Möbel zurückgegriffen, die man phantasievoll in den Bau der Exponate integriert. So finden sich die Röntgenaufnahmen vom Menschen auf alten Schreibkontormöbeln mit seitlichen Glasscheiben, verschiedene alte Stühle dienen als Sitzgelegenheit, die Holzplatten der Tische  werden oft vom Unterbau alter Singer Nähmaschinen gestützt und Bildschirme stehen in alten Regalen.

In der scheinbar improvisierten Atmosphäre wurde auch High-Tech verbaut. So finden sich interaktive Videoprojektionen wie das auf den Boden projizierte Aquarium, deren Fische vor den Füssen der Besucher fliehen oder die interaktive Tanzsimulation, bei der man Mustern auf dem Boden synchron zur Musik folgen muss. 

Auch im zweiten Stock begegnet man moderner Innenausstattung, z.B. in der Chemieküche den vier Küchenblöcken zum Experimentieren oder den 8 Werkbänken in der Werkstatt, in der man sein eigenes Boot bauen kann. Die Bestuhlung des Vortragssaals folgt dem auf den Boden aufgedruckten Periodensystem und jeder Stuhl trägt den Namen des jeweiligen Elements und in die Rückenlehne integriert Informationen dazu. Wie im Heureka in Helsinki gibt es auch hier eine Ratten-Show, bei der die Ratten einen Hindernisparcours aus Holzelementen überwinden müssen.

Im grossen hölzernen Dachstuhl wird es wieder rustikaler. Die Seitenwände bestehen aus den alten unverkleideten Ziegelsteinen und unter den schrägen Dächern sind Tische aus Holz mit zahlreichen Experimenten zur Sinnesphysiologie und Biologie des Menschen aufgestellt. In einem der zwei Säle ist der Kronleuchter aus Plastik-Knochen angefertigt. In der grossen Rutsche geht es optional vom dritten Stück zurück in das Erdgeschoss.

Der Park rund um das Gebäude steckt voller Entdeckungsmöglichkeiten. Zahlreiche Wasserspiele wie die mit Füssen gesteuerten Wasserfontänen und der handangetriebene Geysir, das Labyrinth, das Boyo, die Wasserrakete, das Windgebläse, der Goldwaschbach und die Erdbebenrüttelkammer sorgen für interessantes Kurzweil. In Schweden darf die Linné- Blumenuhr natürlich nicht fehlen, die mit ihren spezifischen Öffnungs- und Schliessungszeiten von Blüten verschiedener Pflanzen die Tageszeit verrät. Drei veritable Jahrmarktattraktionen stellen den Gleichgewichtssinn auf die Probe: ein Roboterarm namens Robocoaster, der jeweils 2 Personen in allen möglichen Bewegungsachsen in der Luft durchschüttelt, der Rotor, der die Gäste an seine rotierenden Wände presst und der “Freie Fall”, der seine Fahrgäste einfach aus 15 Meter Höhe fallen und die Erdbeschleunigung am eigenen Leib erfahren lässt.

Tom Tits Experiment

 

Fogscreen - Nebel als Projektionsfläche

Publiziert von admin am 29. Juli 2008

Die Idee, Bilder auf eine Wand aus Nebel, Rauch oder Dampf zu projizieren, ist schon über 100 Jahre alt, war aber bis vor ein paar Jahren nicht praktikabel einsetzbar, weil man keinen Nebel produzieren konnte, der stabil genug war, um ein scharfes Bild zu zeigen. Vor allem durch die Arbeiten von Kataoke & Kasahara und das Team von Ismo Rakkolainen gibt es inzwischen Geräte, die einen durch Ultraschall erzeugten Nebelschleier zwischen zwei Vorhängen aus strömender Luft einschliessen und dadurch eine relativ laminare Strömung des Nebels erzeugen, die für die Projektion notwendig ist.

Die finnische Firma Fogscreen hat ein solches entwickelt und vermietet oder verkauft zwei unterschiedlich grosse Versionen, wobei mehrere Geräte der kleinen Variante zu beliebig grossen Nebelvorhängen zusammengefügt werden kann. Am Firmensitz in Helsinki konnte ich den Fogscreen in Aktion erleben.

Exemplare des Fogscreen befinden sich auch im Phäno in Wolfsburg und im  Tom Tits Experimentiercenter in Södertälje, Schweden. Dort war der Fogscreen während eines Besuchs im Sommer 2008 leider nicht betriebsbereit, weil es nur zwei Monate nach der Eröffnung zu einem Brand in dem Gerät kam und man gerade auf Ersatzteile wartete. Allerdings werden auf die Geräte laut Auskunft von Fogscreen fünf Jahre Garantie gegeben.

Der grosse Fogscreen “Inia” mit etwa 2 Metern Breite kostet knapp 60′000 € und versprüht zwischen 5 und 10 Litern Wasser pro Stunde, im täglichen Betrieb ist der Fogscreen also auch ein grosser Luftbefeuchter und das kann für den Dauereinsatz in geschlossenen Räumen ein Problem sein. Im Tom Tits Experiment wurde am Boden unter dem Fogscreen eine Auffangwanne mit Metallgitter installiert. Mit einer ganzen Palette von Gebläsen und dem Nebelerzeuger ist der Fogscreen mit mehr als 2 kWh Stromverbrauch sicherlich einer der grossen Verbraucher in einer Ausstellung. Mit einer Erweiterung lässt sich der Fogscreen auch als interactiver Touchscreen verwenden.

Chad Dyner und sein Heliodisplay sollen eine stark verbesserte Version eines Nebelschirms darstellen, die lediglich die  vorhandene Luftfeuchtigkeit nutzt, um den Nebel zu erzeugen, also keine Feuchtigkeit hinzufügt. Die Wasserpartikel sind so klein und die Schichtdicke ist so dünn, dass der Nebel selbst fast unsichtbar ist und die projizierten Bilder zudem eine noch bessere Bildqualität haben sollen. Den Heliodisplay gibt es in drei Grössen (30, 50 und 100 Zoll) und kostet in der 50 Zoll Version ca. 46′000 CHF. Die kleine Version ist auch als “Touchscreen” erhältlich. Auf der Website gibt es Beispielvideos und Bilder des Heliodisplays.

Fogscreen

Heliodisplay

Mit jedem Schlag meines Herzens

Publiziert von admin am 25. Juli 2008

Unser Herzmuskel arbeitet unablässig und seine Kontraktionen werden vom Erregungsleitungssystem des Herzens gesteuert. Die vom Sinusknoten ausgehenden elektrischen Impulse sind so stark, dass man sie auf der Körperoberfläche als Potenzialänderungen messen kann. Dazu wird der Spannungsverlauf zwischen zwei am Körper anliegenden Elektroden gemessen.

Vor 100 Jahren bedurfte es noch eines enormen Aufwandes, um diese winzigen Spannungen messen zu können. Der Pateient musste seine Gliedmassen in Eimer mit Salzwasser tauchen. Ein winziges aus Glas gezogenes und mit Silber bedampftes Filament (deren Herstellung alleine schon abenteuerlich klingt) wurde durch die abgeleiteten Spannungen in einem elektromagnetischen Feld abgelenkt. Um ein Elektrokardiogramm anzufertigen, benötigte man 5 Personen, eine Wasserkühlung und einen eigenen Raum für das Gerät. Diese Darstellung zeigt einen der ersten Elektrokardiogramm-Geräte im Einsatz. Der Erfinder Willem Einthoven erhielt für das Gerät und die Beschreibung der Kurven im Kardiogramm 1924 den Medizin Nobelpreis.

Heute kann man Elektrokardiogramme einfacher durch zwei kleine Elektroden erstellen, die in zwei Handgriffe integriert sind. So werden sie zu einem Bestandteil der Science Center Exponate, in denen das Hands-on unmittelbar in eine Darstellung der eigenen Herzfrequenz umgesetzt wird.

Zwei Beispiele, wie der Herzschlag der Besucher gemessen und audiovisuell umgesetzt wird.

“Heart Beat” im Techniquest Cardiff

Sinnigerweise in der Abteilung “Music and Sound” platziert, ist das Herzfrequenzmessgerät in eine Pauke integriert. So wird der eigene Herzschlag verstärkt zu einem lauten Paukenschlagrhythmus. Ein kurzer Sprint auf der Stelle und die Paukenschlagfrequenz wird schneller.

Pulsmesser-Techniquest

“What makes you upset?” im Heureka Science Center, Helsinki

Im Heureka geht man einen anderen Weg. Der Besucher umklammert die Elektroden, während ihm Bilder und Informationen zu den drängenden Problemen der Menschheit dargeboten werden. Es geht um Hunger, Dürren, Wassermangel, Klimawandel etc. Die auf dem Bildschirm unter der Herzfrequenz stehende Frage ist: Wird sich mein Herzschlag angesichts dieser beunruhigenden Nachrichten erhöhen?

Ich bezweifle, dass wir auf solch komplexe globale Probleme wirklich mit erhöhtem Herzschlag reagieren, sinnvoller wäre wohl der Einsatz konkreter audiovisueller Reize, die überraschen, schockieren oder Erfolgsgefühle auslösen oder die Konstruktion persönlicher Geschichten. Diese Situationen werden vermutlich verlässlicher den Herzschlag verändern als das politisch korrekte Räsonieren über die Ungerechtigkeiten in der Welt. 

Pulsmesser Heureka

 

Gesichtserkennung und -verformung

Publiziert von admin am 22. Juli 2008

Um mehr Schüler für ein Studium der Informatik zu begeistern hat das Computer Science Dept. der Universität von St Andrews in Grossbritannien eine Reihe von interaktiven Exponaten zum Thema Gesichtserkennung durch den Computer und automatische Bildbearbeitung produziert. Gesichter werden dabei nicht nur automatisch erkannt, sondern man kann sie auch mit Hilfe verschiedener Algorithmen altern lassen oder verjüngen. Die Transformationen erlauben auch die künstlerische Verfremdung im Stile eines Botticelli oder El Greco oder als Manga Comic. Auf Portraits der Schweizer Bundesräte angewandt, erscheint die Classe politique einmal in ganz anderem künstlerischem Licht:

schmid-modigliani calmy-rey-botticelli

leuthold-manga merz-el-greco

Neben diesen scheinbar spielerischen Anwendungen wird die Öffentlichkeit aber auch sensibilisiert für die gesellschaftlichen Auswirkungen, die zum Beispiel eine Gesichtserkennung für die Videoüberwachung des öffentlichen Raums haben könnte. Besonders in Grossbritannien sind diese CCTV (Closed-circuit television) Anlagen omnipräsent.

Die Software “Face Transformer”, “Face Averager” und “Face Morpher” stehen als Webapplikationen auf der Website “Face of the Future“ zur Verfügung. 

Chemische Oszillationen

Publiziert von admin am 21. Juli 2008

Was nicht sein kann, das nicht sein darf - so war lange Zeit die Reaktion der Fachwelt auf diese beeindruckenden chemischen Reaktionen, die der damaligen Vorstellung, wie eine Reaktion abzulaufen habe, widersprachen. In einer homogenen Lösung sollten die Reaktionspartner in linearer Weise miteinander zu einem neuen Produkt reagieren. In diesen Versuchen geschah aber etwas ganz anderes, die Reaktion schien hin und her zu springen zwischen Ausgangsmaterial und Endprodukt, sie oszillierte. Dabei entstehen oft nicht nur zeitliche, sondern auch räumliche Oszillationen. 

Diese Oszillationen dienen oft zur Veranschaulichung von chaotischen Systemen und von chemischen Uhren.

Bei der mathematischen Modellierung dieser Oszillationen stösst man auf Muster, die auf verblüffende Weise auch physikalische und biologische Systeme beschreiben können. Und tatsächlich scheinen biologische  Musterbildungen, Herzschlag, circadiane Rhythmen, Hormon- und Enzymkonzentrationen durch solche chemischen Oszillationen gesteuert zu sein. Einen Überblick über allerlei Muster-und Formbildungen in der Natur und ihre Ursachen gibt Philip Ball in seinem Buch “The Self Made Tapestry: Pattern Formation in Nature“.

Belousov-Zhabotinsky-Reaktion

Eine Mischung aus Kaliumbromat, Kaliumbromid, Malonsäure, Eisen(II)-Sulfat und Schwefelsäure beginnt in einer Petrischale oszillierende Ringe auszubilden, die sich überlagern. Die Reaktion ist sehr komplex und umfasst 18 Einzelreaktionen. Als solche ist sie zwar ein visuell faszinierendes Experiment, das Begeisterung für Chemie zu wecken vermag, wer sich aber mit der unvermeidlichen Zuschauerfrage “Wie funktioniert das denn” konfrontiert sieht, sollte sich intensiv mit der Erklärung auseinandersetzen und noch mehr Zeit für deren didaktische Präsentation aufwenden.

Mehr über die Belousov-Zhabotinsky-Reaktion

 

 

Briggs-Rauscher-Reaktion

Sie ist eine der bekannteren Beispiele einer oszillierenden “Iodine Clock” Reaktion, bei der die Farbe mehrmals abrupt zwischen blassgelb und dunkelblau wechselt. Anders als die “einmaligen” Jod-Uhren oszilliert diese Reaktion wirklich für mehrere Minuten, benötigt aber Wasserstoffperoxid.

Mehr über die Briggs-Rauscher-Reaktion

 

Pulsierendes Quecksilber Herz

Diese elektrochemische Reaktion erzeugt einen pulsierenden Quecksilbertropfen, der in einem Uhrglass in einer Lösung aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid oder Kaliumdichromat schwimmt. Wird ein Nagel aus Eisen oder einer Büroklammer nahe an das Quecksilber bewegt, beginnt es rhythmisch zu pulsieren. Auf der Oberfläche des Quecksilbers bildet sich eine Schicht Quecksilber(I)-suflat, das die Oberflächenspannung verringert und dazu führt, dass sich der Tropen abflacht. Schliesslich berührt er die Nadelspitze, die dabei oxidiert. Die dabei abgegebenen Elektronen reduzieren die Quecksilber(I) Ionen und zerstören die Oberflächenschicht, die Oberflächenspannung nimmt zu, der Tropen nimmt wieder eine sphärischere Gestalt an und verliert den Kontakt mit dem Eisen. Während des Versuchs wird sich der Eisennagel langsam auflösen.

Mehr über das Quecksilber Herz.

 

Art of Motion Control von Bruce Shapiro

Publiziert von admin am 17. Juli 2008

“Motion Control” - Bewegungssteuerung - ist ein Teilbereich der Automatisierung und steuert im Allgemeinen mit Hilfe von Pumpen oder Stellmotoren die Position und Geschwindigkeit von Maschinen. Der Druckkopf im Tintenstrahldrucker oder der Arm der Schweissroboters sind Beispiele für angewandte ”Motion Control”.

Bruce Shapiro begann zunächst, seine eigenen “Motion Control” Maschinen zu bauen. Die Plasma-Schneidegeräte, Graviergeräte und Fräsen nutzte er zunächst zur Produktion von Kunstwerken. Dann wurde “Motion Control” selbst zur Kunst und heute sind seine kinetischen Kunstwerke faszinierende “Hingucker”, die verblüffen und in den Bann ziehen.

Bruce Shapiro: Ribbon Dancer, Sisyphus III und Pipedream III © www.taomc.com

Ribbon Dancer” ist der Versuch, die Bewegungen des chinesischen Bändertanzes mechanisch nachzubilden.
Eine erste Version mit zwei Bändern ist im Science Center of Iowa installiert. Die nächste Version der Ribbon Dancer soll sich synchron zu Musik bewegen können.

Video der Ribbon Dancers

Sisyphus III” ist ein Sanddrucker, der mit Hilfe einer über Polarkoordinaten magnetisch geführten Kugel Muster in ein Sandbett zeichnet. Jedes neue Bild überlagert das alte. Die grösste fest installierte Version dieses Konzepts steht im Technorama in Winterthur.
Ein kleineres Vorgängermodell steht im Learning Technology Center in Minnesota.

Video Sisyphus III

 

Pipedream III” besteht aus 96 mit Öl gefüllten Röhren, in die Luftblasen eingespritzt werden. Stehen die Röhren vor einem dunklen Hintergrund und werden diese Luftblasen koordiniert gesteuert, kann man Schwarz-Weiss Bilder erzeugen. Die Luftblasen werden dabei zu den hellen Pixeln des Bildes, das sich als Ganzes langsam nach oben bewegt.

Video von Pipedream III

 

Website Bruce Shapiro