42° 21′ 42.50″ N, 71° 5′ 51.64″ W
Es ist wohl keine Überraschung, dass das Massachusetts Institute of Technology ein Museum besitzt, und ein gutes noch dazu. Doch anstatt historische wissenschaftliche Instrumente auszustellen (die man auch anderswo zu Gesicht bekommt – siehe die Kapitel 17, Kapitel 19 und Kapitel 77) ist das MIT-Museum den jüngeren wissenschaftlichen Aktivitäten des Instituts gewidmet.
Die wesentlichen Ausstellungen des MIT-Museums umfassen Robotik und künstliche Intelligenz, Holographie, die Arbeit Harold Edgertons und die Ausbildung, die die Studenten am MIT erhalten. Es gibt auch Ausstellungen zu kinetischen Skulpturen, ein interaktives DNA-Labor und eine Sammlung von Modellbooten.
Das MIT ist als Zentrum der Robotik und künstlichen Intelligenz bekannt und das Museum enttäuscht nicht. Viele Roboter sind ausgestellt, darunter auch Kismet (ein Roboter mit realistischer Mimik) und Cog (ein humanoider Roboter). Die ganze Roboter-Sammlung ist auf dem neuesten Stand und es durchaus wert, länger zu verweilen.
Die Holographie-Ausstellung ist die weltweit beste ihrer Art. Man kann sich eine ganze Gallerie von Hologrammen ansehen, darunter auch einige, die sich verändern, wenn man um sie herum geht. Auf einem Hologramm ist beispielsweise eine Frau zu sehen, die dem Betrachter einen Handkuss zuwirft. Ein anderes ist dem Künstler Keith Haring gewidmet. Die komplette Hologramm-Ausstellung finden Sie auch online auf der Museums-Website, doch einen wirklichen Eindruck erhalten Sie nur vor Ort.
Berührungspunkte von Kunst und Wissenschaft zeigen die fantastischen, sich bewegenden Skulpturen von Arthur Ganson. Hier finden Sie eine Maschine, die sich selbst ölt, flatternde, vogelähnliche Papierobjekte und eine Violine, die sich mit einer Feder selbst spielt.
Harold Edgertons Fotografien und Filme, die mit einem Stroboskop für Hochgeschwindigkeitsfotografien entstanden, bilden den bedeutendsten Teil der MIT-Sammlung. Mit dem Stroboskop konnten der Flügelschlag eines Kolibris, die Bewegung eines Golfers beim Schwung und die eines einzelnen Milchtropfens, der einen Spritzer verursacht, festgehalten werden. Selbst das Rauchentwicklungsmuster an einem Turbinenblatt wurde so sichtbar gemacht.
Echten Informatikern wird der Atem angesichts der CADR (auch bekannt als Knight-Maschine), eines vollständig auf der Programmiersprache Lisp basierenden Computers, stocken. Lisp ist eine recht ungewöhnliche Computersprachen, da die entsprechende Notation grundsätzlich auf Mathematik basiert (im Gegensatz zu vielen anderen Sprachen, die aus Computer-Anweisungen wie »mach das, wenn etwas geschieht, dann mach das« bestehen). Wegen dieser Reinheit ist Lisp für viele Informatiker die beste Programmiersprache von allen.
Die Hart Nautical Gallery wiederum zeigt eine große Anzahl von Modellbooten und zeigt Techniken der Meeresforschung. Hier finden Sie autonome Unterseefahrzeuge ebenso wie Seitensichtsonarsysteme, die unglaublich detaillierte Bilder des Meeresbodens (und von allem, was sich darauf befindet) liefern.
Das Museum verfügt außerdem über eine große Architektursammlung.
Das selbst gewählte Motto des MIT-Museum lautet „Ideen im Werden“. Es wird zwar auch vergangener Triumphe gedacht, ein wichtiger Fokus liegt aber auf aktuellen Fragen und Problemen. Die Besucher sind nicht nur eingeladen, sich die Sammlung anzusehen, sondern können auch an der aktuellen Arbeit des MIT teilhaben.
Alle Details zum MIT-Museum finden Sie online unter http://web.mit.edu/museum/. Darüber hinaus ist Gabors Nobelpreis-Vortrag zur Holographie ein wahres Vergnügen. Sie finden ihn unter http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1971/gabor-lecture.html.
Hologramme
Hologramme sind jedem vertraut – bei den meisten Kreditkarten werden Hologramme als Schutz vor Fälschungen genutzt, und holographische 3D-Bilder sind seit den 1970ern gang und gäbe. Doch die Geschichte der Holographie reicht sich bis ins Jahr 1947 zurück. In diesem Jahr nämlich wurde sie von Dennis Gabor erfunden, der eigentlich daran arbeitete, die Bilder von Elektronenmikroskopen zu verbessern. Für seine Erfindung erhielt er 1971 den Nobelpreis.
Ein Hologramm nutzt die grundlegenden Prozesse der Beugung und Interferenz von Licht zur Erzeugung dreidimensionaler Bilder. Die Interferenz ist eine fundamentale Eigenschaft von Wellen und tritt in der Radioastronomie, bei elektronischer Musik und sogar beim Überschallknall in Erscheinung. Werden zwei Wellen überlagert, dann erzeugen ihre relativen Phasen (an denen die Spitzen und Täler auftreten) ein Interferenzmuster. Die genaue Art und Weise, in der die Spitzen und Täler beider Wellen koinzidieren, führt zu variierenden Spitzen und Tälern in der resultierenden kombinierten Welle.
1803 bewies der britische Wissenschaftler Thomas Young, dass Licht aus Wellen besteht. Dazu teilte er einen Lichtstrahl mit einer sehr dünnen Karte und erzeugte ein Interferenzmuster (mit dunklen und hellen Streifen) zwischen den beiden separierten Teilen des Lichtstrahls. Bei einem anderen Experiment wurde ein Lichtstrahl durch zwei kleine Schlitze geleitet, um ein ähnliches Muster zu erzeugen. Bei der Holographie bildet die Interferenz der Lichtstrahlen das Herzstück der Aufnahme.
Ein Hologramm wird auf photographischem Material festgehalten, indem das zu photographierende Objekt mit einer kohärenten Lichtquelle, d.h. einem phasengleichen Licht, etwa einem Laser, angestrahlt wird. Das Licht wird zuerst mittels eines halbversilberten Spiegels in zwei Strahlenbündel aufgeteilt – eine Hälfte des Lichts trifft direkt auf das photographische Medium, die andere Hälfte beleuchtet das Objekt, wird dort reflektiert und dann auf das photographische Medium zurückgeworfen. Hier trifft es auf das Licht, das direkt vom Laser stammt, und es entsteht ein Interferenzmuster (siehe Abbildung 98.1).
Jeder Punkt des reflektierten Lichts interferiert mit dem direkt vom Laser stammenden Licht, und die Punkte des reflektierten Lichts von dem gesamten Objekt verteilen sich über das photographische Medium. Jeder Teil des Hologramms enthält Licht vom gesamten Objekt, das dann durch Interferenz zusammengesetzt wurde.
Beim Betrachten eines Hologramms (Abbildung 98.2) nutzt man es als Beugungsmuster, um das ursprüngliche Objekt wiederherzustellen. Trifft eine Lichtwelle auf ein sehr kleines Objekt (wie etwa die dünne Papierkarte in Youngs Experiment), dann scheint das Licht sich um das Objekt zu krümmen und verteilt sich in leicht unterschiedlichen Richtungen. Dieses Verhalten wird als Diffraktion bezeichnet. Bei Youngs Experiment wurde das Licht am Papier gebeugt, verbindet sich wieder und interferiert. Dabei wird ein Interferenzmuster erzeugt.
Youngs Interferenzmuster kann man sich als »Bild« des Papiers vorstellen, um das das Licht gebrochen wurde. Bei einem Hologramm wird das Interferenzmuster mit einem Licht der gleichen Wellenlänge beleuchtet, mit der es aufgenommen wurde. Das Licht wird mittels des Musters gebeugt. Dabei entsteht ein Bild des ursprünglichen Objekts.
Der Grund hierfür ist der, dass das im Hologramm enthaltene Interferenzmuster nicht nur die Intensität des vom Objekt reflektierten Lichts enthält (wie dies bei einer Schwarz/Weiß-Photographie der Fall wäre), sondern auch die Phase des Lichts, die die Tiefe eines jeden Teils des Objekts liefert. Durch die Überlagerung werden die Helligkeit und die Tiefe des gesamten Objekts zu einem dreidimensionalen Bild verbunden.
Wenn es mit dem richtigen Licht angestrahlt wird, scheint das Hologramm mitten im Raum zu stehen.