Inhalt - MatheMagie
MatheMagie
Lassen Sie Ihre Mathe-Skepsis im Sand verlaufen.
(Empfohlen von der Schweizerischen Mathematischen Gesellschaft)
Mit dem rasanten Fortschritt moderner Technologien ist mathematisches Wissen in unserer Gesellschaft unentbehrlich geworden.
Weit über die Physik und die Technik hinaus gibt es kaum einen Bereich im Alltag, in dem die Mathematik nicht nur ein Hilfsmittel ist, sondern zum unverzichtbaren Werkzeug geworden ist. Man denke da an die Wirtschaft, die Computer oder die Finanzwelt. Es gibt kaum einen Beruf, in dem die Mathematik keine Rolle spielt.
"Die Phantasie arbeitet in einem schöpferischen Mathematiker nicht weniger als in einem erfinderischen Dichter." (Jean-Baptiste Le Rond d'Alembert, bedeutendster Mathematiker und Physiker des 18. Jahrhunderts. )
Mathe, ja gerne!
"MatheMagie" setzt sich ein einfaches, zugleich ehrgeiziges Ziel: neugierig zu machen auf die häufig ungeliebte "Königin der Wissenschaften".
Die Ausstellung versucht anhand einfacher Beispiele die Verbindung zwischen Mathematik und mathematischer Denkweise in alltäglichen Situationen zu veranschaulichen. Sie ermutigt die Besucherinnen und Besucher, sich des eigenen Verstandes ohne Fremdanleitung zu bedienen.
Wer greift, be-greift
Trotz aller Abstratktheit sind die Verbindungen zwischen Denken und Körperlichkeit auch in der Mathematik eng. Was im Denken geschieht, lässt sich durch die Sprache der Hände beschreiben. Weil die Hand greifen kann, kann auch das Denken begreifen; was sie fassen kann, erfassen wir leichter in unserem Kopf. MatheMagie wird deshalb im Technorama deshalb interaktiv dargeboten.
Vom vergnüglichen Erlebnis zum Wissen
Bei aller Begeisterungsfähigkeit, bei all den vielfältigen, zuweilen ästhetisch betonten und herausfordernden "Phänobjekten" bleibt die Ausstellung nicht beim Erlebnis und Phänomen stecken; sie geht einen Schritt weiter und deckt die hinter den Verkörperungen des Abstrakten verborgenen Zusammenhänge auf, vermittelt Einsichten, (Aha-)Erkenntnisse, Wissen.
Über 55 Mal Mathematik - ohne Zwang zu Formelkenntnissen
Nehmen Sie die geheimnisvolle Zahl Pi - auf 20'000 Stellen nach dem Komma in Form einer Ziffernspirale auf einem Poster, dann auf Millionen Stellen gleich daneben am PC. Da wird klar: Pi ist weit mehr als ein Formelzeichen, etwa für den Kreis. Mit 99 % Wahrscheinlichkeit findet man in der Ziffernfolge die Geburtsdaten einer ganzen Familie oder Schulklasse in sechsstelliger Darstellung.
Andererseits gibt es bei über 200 Milliarden Stellen nach dem Komma keine Ziffernfolgen, die sich periodisch wiederholen.
Was macht eigentlich den Super-Hacker aus?
Alles Mathematik! Der "Passwort-Knacker" zeigt in Zeitlupe, wie der PC gigantische Zahlenkombinationen in Sekundenbruchteilen abfragt, in Echtzeit dann allerdings im Gigahertz-Tempo.
Neben einer Fülle von Puzzles und durchaus ernsthaften Spielereien mit Wahrscheinlichkeit und Zufall, z.B. bei der "Würfelschlange" oder der "Zerfallskurve", geht's um Geometrie pur beim "Hyperbelschlitz", bei der "Wasserparabel" und beim farbenprächtigen "Rhomboeder".
Wie war das noch mit dem omnipräsenten "Pythagoras", an dem kaum ein (Schul)Weg vorbei führte? Selbst abgebrühte Mathe-Freaks werden über das buchstäblich gewichtige, aber vor allem flüssige Quod erat demonstrandum schmunzeln.
Ein "Video-Daumenkino" kippt Bilder seitwärts und gibt den Blick in die Tiefe, in eine (zeitliche) dritte Dimension frei. Die von einer Video-Kamera festgehaltenen Bewegungen von Fingern, Händen, Armen - oder des ganzen Körpers - werden im Rechner gestapelt. Ihr Verlauf wird an den Seitenflächen einer räumlichen Darstellung auf verblüffende Weise mit aufgezeichnet. Die visuelle online Rückmeldung des körpereigenen Tuns vermittelt ein Gefühl für "Bewegungs-/Zeit-Diagramme".
Wenn Sie sich noch nie so richtig ein Bild darüber gemacht haben, wie viel eigentlich eine Million ist, erwartet Sie mit "Eins in einer Million" eine Herausforderung: finden Sie in einem drehbaren Glaszylinder, gefüllt mit eben einer Million gelber Zuckerkügelchen, das einzige schwarze!
Zum Unterthema Zahlenraum gehört auch, was uns alle angeht: mathematisch ermittelt, kann man beim "Bevölkerungswachstum" mitverfolgen, wie sich die Menschen - von Sekunde zu Sekunde, von Minute zu Minute - des Planeten bemächtigen. Beim Umgang mit zahlreichen Logikexperimenten und Optimierungsaufgaben, oft in die Randgebiete der Mathematik verwiesen, wird einsichtig: Überlegung und Gedankenexperiment führen, etwa beim Lösen des "Wolf-Ziege-Kohl"-Problems, schneller zum Ziel als beliebiges Herumprobieren.
Wer es mag, wenn sich die Dinge entgegen den Erwartungen verhalten, kommt an den vielfältig ausgeformten "Chügelibahnen" - von Brachystochronen bis Zykloiden -, bei den Kugelwettläufen mit scheinbar völlig unlogischen Ergebnissen, auf seine Rechnung.
Einmal mehr: Mix von Kunst und Wissenschaft
Die Verbindung von Kunst und Wissenschaft hat im Swiss Science Center längst Tradition.
"Sisyphus III", nach einer Idee des US-Künstlers Bruce Shapiro in einer exklusiven Umsetzung im Technorama realisiert, verleiht der Mathematik eine beschauliche Note, einen Touch of Fine Art, ist gleichsam eine Ikone für MatheMagie. zum Video
Wenn die scheinbar magisch (genau: magnetisch und mittels numerischer Steuerung) geführte Stahlkugel auf der riesigen weissen Sandfläche ihre Kreise oder beliebigen mathematischen Kurven und Muster dreht, erinnert Sisyphus III an japanische Zen-Gärten.
War Mozart am Ende so produktiv, weil er seine Kompositionen Zusammenwürfelte? Mehr (mathematischer) Zufall als Inspiration? Würfeln Sie sich selbst eine Melodie am "Musikalisches Würfelspiel", ganz im Stil der Wiener Klassik.
Im Grenzbereich zwischen Wissenschaft und Kunst liegen in dieser Ausstellung Exponate zur Veranschaulichung der Fraktale, mit welchen Benoit Mandelbrot 1975 versuchte, die "gebrochenzahlige Dimension" realer Objekte zu Berechnen, einer Strukturwiederholung in immer feinerem Massstab. Fraktale gibt es "mechanistisch" mit Kugellagern verschiedener Grösse am Exponat "Wie lange ist ein Stück Landesgrenze".
Ob Integral oder Differential: kein Grund zur Panik
Schliesslich stellt sich "MatheMagie" der Herausforderung, zumindest einige Aspekte jener mathematischen Methode zu veranschaulichen, mit der sich Veränderungen sehr präzise beschreiben lassen: der Differential- und Integralrechnung.
Auch hier wird über Erfahrung und Erlebnis hinaus echtes Wissen vermittelt. Grenzwertbetrachtungen etwa mittels eines beweglichen Laserstrahls zur stetigen Veränderung des Einfallswinkels an der ringförmigen, verspiegelten Innenfläche des 1 m grossen "Laser-Polygons", wenn es zu Vielecken mit schier unendlich kurzen Seitenlängen (bzw. unendlich vielen Ecken) kommt.