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Museen: PMuseumsschnappschüsse: „Arts et Métiers“ in Paris


tu - Technik im Unterricht - epaper ⋅ Ausgabe 174/2019 vom 13.12.2019

Im 3. Arrondissement von Paris befindet sich das Musée des Arts et Métiers. Es zeigt die seit 1794 aufgebaute Sammlung der Gewerbe­ hochschule „Conservatoire National des Arts et Métiers“.

Das französische Wort „art“ steht für Kunst, sowohl für die „praktischen“ (Kunstfertigkeit, Kunsthandwerk, Handwerk) als auch die „schönen“ Künste. „Métier“ kann mit Beruf, Berufsgruppe und Unternehmen übersetzt werden. Das Conservatoire wurde 1778 gegründet, an ihm wurde allgemeinbilden­ der und berufsbildender Unterricht erteilt. Napoleon ließ es 1803 in „École Imperial d’Arts et Métiers“ umbenennen. ...

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Bildquelle: tu - Technik im Unterricht, Ausgabe 174/2019

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... Heute ist die die französische Elitehochschule für Ingenieurinnen und Inge­ nieure schlechthin. Die meisten ihrer Studierenden sind in der Verbindung organisiert (von ), die in Frankreich nicht unumstritten ist.

Die Ausstellung des „Musée des Arts et Métiers“ umfasst gut 80.000 wissenschaftliche Instrumente, Erfindungen und Entwicklungen aus den Bereichen Energie, Mechanik, Kommunikation und Transport. Sie ist nicht annähernd so groß wie die technischen Museen in München oder Wien und kann durchaus in einem Durchlauf besucht werden. Die größte Aufmerksamkeit ziehen das Original des Foucaultschen Pendels (1851) und das Flugzeug auf sich, mit dem Blériot 1909 die erste Atlantiküberquerung gelungen ist.

Abbildung 1: Schoppen, Anfang 19. Jahrhundert.


Ich möchte das Museum mit fünf Schnappschüssen vorstellen, also in einer individuellen Auswahl, die keinen Anspruch darauf erhebt, das Wesentliche oder gar das gesamte Konzept des Museums darzustellen.

Ein Schoppen

Das Museum zeigt im ersten Drittel eine ganze Reihe von Vitrinen mit, auf den ersten Blick einfachen, Messgefäßen. Abbildung 1zeigt einen „Schoppen“ aus dem Württembergischen. Ein Schoppen war ursprünglich ein Trinkbecher, wurde aber auch als Maßbecher zum Verkaufen von Wein genutzt. Später diente er zum Abmessen von Flüssigkeiten in Laboren. Im 19. Jahrhundert entsprachen einem Schoppen in Frankreich 477 ml, in der Schweiz 375 ml, in Württemberg 459 ml und in der Pfalz 564 ml. Wer für eine Rezeptur einen Schoppen Flüssigkeit brauchte, musste also wissen, wo sie aufgestellt worden war. Selbst das durch Napoleon 1812 für die Staaten des Rheinbundes eingeführte metrische System führte nicht zu einer eindeutigen Definition: Bis 1884 war ein Schoppen in Süddeutschland das Maß für 500 ml, in der Schweiz dagegen für 375 ml.

Das heißt, dass das Messen ein gesellschaftlich geregeltes Verfahren war (und ist), das immer nur innerhalb eines organisatorischen Verbundes funktioniert. Sobald dessen Grenzen überschritten werden, muss umgerechnet werden. Die Bedeutung solcher Konventionen zeigt sich in der „Meterkonvention“, einem 1875 von 17 Staaten unterzeichneten Vertrag, oder in der Neudefinition des „internationalen Einheitensystems“ von 2019. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie titelt dazu etwas pathetisch: „Klare, genaue und weltweit einheitliche Maße und Gewichte sind Grundvoraussetzung für eine funktionierende Weltwirtschaft.“1

Eine Schutzmaske

Ein weiteres interessantes Exponat ist eine Schutzmaske aus dem Laborbetrieb (s. Abbildung 2). Sie ist aus Blech geschmiedet, die Schutzgläser sind an den Rändern präzise abgedichtet. Der äußere Rand der Maske scheint auf einen individuellen Kopf angepasst zu sein. Durch Bohrungen ist ein Faden gezogen, u. U. wurde hier eine Stoffhaube fixiert. Die Luftöffnungen an Nase und Mund sind ohne zusätzlichen Filter versehen. Die Größe der Mundöffnung könnte entweder dazu dienen, einen Stofffilter einzulegen oder das Sprechen während der Beobachtung zu erleichtern einen Stofffilter einzulegen oder das Sprechen während der Beobachtung zu erleichtern.

Abbildung 2: Schutzmaske, undatiert


1 https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/ Pressemitteilungen/2018/20181116- altmaier-einheitliche-masse-und-gewichte-grundvoraussetzung-fuer-weltwirtschaft.html

Die Maske kann als Beispiel für die Bedeutung des Entwickelns und Herstellens von Hilfsmitteln gelesen werden. Sie ist keine unmittelbare Antwort auf ein konkretes Alltagsproblem, sondern Folge des Unterbrechens der direkten Linie zwischen Bedürfnis und Erfüllung. Die Schutzmaske weist aber auch auf die Spezialisierung technischer Berufe hin, die dazu führte, dass Arbeitsgegenstand und -ergebnis nicht mehr zwangsläufig mit einer bestimmten Anwendung in Verbindung stehen.

Zwei unterschiedliche Rechner

An zwei Exponaten kann abgelesen werden, dass technische Entwicklung nicht mit der Idee oder einem Wissen über Lösungsprinzipien vollbracht ist, sondern erst mit der Funktionstüchtigkeit.

Zunächst sind mehrere der ältesten mechanischen Rechenmaschinen ausgestellt, u. a. eine von Blaise Pascal (s. Abbildung 3). Er entwickelte sie nicht als mathematische „Spielerei“, sondern um seinem Vater, der Steuerbeamter war, die Arbeit zu erleichtern.

Die Pascaline funktioniert über ein Zahnradgetriebe. Die Zahlen sind auf Walzen angebracht, für jede Zehnerpotenz dient eine Walze. Eine Sperrklinke (d in Abbildung 4) und ein Kammrad (a) haben zwei Funktionen: Sie sorgen für das Einrasten der Zahlenwalzen an definierten Punkten und verhindern das Zurückdrehen. Der Zehnerübertrag auf das nächste Zahnrad erfolgt über einen Mitnehmerstift und eine Klaue (c).

Pascal hatte, wie Schickard einige Jahre zuvor, das Übersetzen des Rechenvorgangs in eine getriebetechnische Lösung vom Prinzip her gelöst. Allerdings verkantete der Mechanismus häufig, sodass sich mit der Pascaline nicht zuverlässig rechnen ließ.

Das zweite Ausstellungsstück dieser Reihe ist eine Cray-2, die 1985 der schnellste Computer der Welt war (Abbildung 5). Sie hatte eine theoretische Höchstleistung von 488 MFLOPS (ein heutiger Core i5-2300 hat 90 GFLOPS 2) Seymour Cray hatte sich zum Ziel gesetzt, die Rechengeschwindigkeit der Cray-1 zu verzehnfachen. Dabei stieß er auf ein lapidares, aber wirkmächtiges Problem: Elektronen können in Kupferleitungen nicht schnell genug „bewegt“ werden. Um die Leitungslänge zwischen den Modulen so kurz wie möglich zu halten, wurden sie daher dreidimensional verdrahtet.

Abbildung 3: Pascaline (mechanische Rechenmaschine) mit 6 Ziffern, 1652.


Abbildung 4: Getriebe der Pascaline.


Abbildung 5: Supercomputer Cray-2, 1985.


2 https://www.heise.de/ct/hotline/Wie-viele-GFlops-liefert-meinPC-1319623.htm

Leitenberger, der an die Universität Stuttgart mit einer Cray-2 gearbeitet hat, beschreibt den Aufbau des Rechners wie folgt:

„In dem kleinen Schrank von 43 Zoll Höhe (109,2 cm) befanden sich 14 Modulsäulen, die zueinander jeweils einen Winkel von 20 Grad hatten (zusammen: 300 Grad). Jeder Stapel hatte eine Höhe von 24 Zoll (61 cm). Darunter war die Stromversorgung. Ein Modulstapel bestand wiederum aus 24 Modulen. Jedes Modul bildete eine dreidimensionale Struktur aus maximal 8 x 8 x 12 Chips auf acht Platinen. Ein Modul war 8 x 4 x 1 Zoll (20,3 x 10,1 x 2,5 cm) groß. Es gab in allen drei Dimensionen Verbindungen zwischen den Elementen eines Moduls. Das gab es vorher noch nie, sondern Platinen hatten am Ende einen Anschluss und waren über diesen mit dem Bus und den anderen Platinen verbunden.“

Die funktionalen Schwierigkeiten sind auf einer abstrakten Ebene bei Pascaline und Cray-2 vergleichbar: Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe. Im Konkreten zeigen sich aber Umsetzungsprobleme, die mit dem Zweck des Gerätes primär nichts zu tun haben, sondern sich aus dem Lösungsansatz ergeben: Pascal fand keine Handwerker, die ihm Zahnräder in einer Genauigkeit herstellen konnten, die für den sicheren Betrieb erforderlich gewesen wären. Und Cray musste eine neue Lösung der Verdrahtung entwickeln, in der Cray-2 sind 7 km Leitungen verbaut. Und er musste dafür sorgen, dass das Gerät nicht durchglüht. Ein Drittel des Gewichtes resultiert aus der Kühlanlage.

Digitalisierung im 18. Jahrhundert

Ein großer Bereich des Museums ist einem Jacquard-Webstuhl und mehreren Modellen gewidmet, ergänzt um Monitore, auf denen Filme das Funktionsprinzip des Webstuhls zeigen. Das technikhistorisch Besondere an Jacquards Erfindung war die Steuerung des Webstuhls über Lochkarten. Abbildung 6zeigt eine Variante, bei der einzelne Lochkarten miteinander verknotet sind

Jacquard baute auf mehreren Vorläufern auf. Bereits 1728 wurde in Lyon ein Webstuhl mit einem System aus Lochkarten und Haken erprobt: Gleitet der Haken über Pappe, werden die sogenannten Harnischfäden angehoben. Greift er in ein Loch ein, wird der Faden gesenkt. Dadurch konnte noch keine Arbeitskraft eingespart werden, ihre Arbeit wurde aber deutlich vereinfacht. 4 Jacques de Vaucanson, der sonst eher für seine mechanische Ente (samt Verdauungsapparat) bekannt ist, entwickelte daraus 1745 eine Steuerung über Lochkarte und Nockenwalze. Sie war allerdings wirtschaftlich kein Erfolg, daher schenkte er sie später dem „Conservatoire des Arts et Métiers“ in Paris.

Abbildung 6: Mechanischer Jacquard-Webstuhl mit Lochkartensteuerung um 1810.


Den weiteren Verlauf der Entwicklung beschreibt ein Informationstext des Deutschen Museums in München:

„Joseph-Marie Jacquard […] entstammt einer Weberfamilie. Sein Vater besitzt eine Werkstatt mit mehreren Webstühlen, seine Mutter arbeitet in einer Seidenmanufaktur als Mustereinleserin. Das Ziehen der Musterfäden ist eine selbstverständliche Kinderarbeit in diesem Gewerbe. Die schwere Arbeit in der Weberei ist dem jungen Jacquard verhasst. Er erlernt deshalb das Buchbinder-Handwerk. Nach dem Tod seiner Eltern erbt der Zwanzigjährige die ungeliebte Webwerkstatt. Doch statt die Weberei zu betreiben, beschäftigt er sich vor allem damit, die Musterwebtechnik zu mechanisieren. Seine unproduktiven Versuche bringen ihn in große materielle Not. […] Auf Napoleons Geheiß wird Jacquard 1804 ans ‚Conservatoire des Arts et Métiers‘ berufen, um mechanische Erfindungen zu machen. Dort entdeckt er die zerlegten Reste der Webmaschine von Vaucanson. Er rekonstruiert die Maschine und studiert sie gründlich. Die besten Elemente der bisherigen Mustersteuerungen fasst er dann zu einer neuen Konstruktion zusammen, die er bis zur technischen Reife perfektioniert.

3 https://www.bernd-leitenberger.de/cray-2.shtml; Zeichensetzung und Rechtschreibung angepasst.

4 Informationen aus: http://www.deutsches-museum.de/sammlungen/meisterwerke/meisterwerke-ii/webstuhl/

Nach einjähriger Arbeit hat er den Jacquard-Webstuhl entwickelt. Die wesentliche Verbesserung seines Musterwebstuhls gegenüber allen seinen Vorläufern besteht darin, dass es ihm gelingt, das Endlosprinzip der Lochkartensteuerung mechanisch an den Platz der Nockenwalze zu setzen.“

Die Lochkartensteuerung von Webstühlen ist eine der frühen Formen der Trennung von Hardware und Software. Sie beeinflusste die Hollerith-Maschinen, mit denen der US-amerikanische Mikrozensus 1890 ausgezählt wurde.

Wenn heute so bereitwillig von „neuen“ Medien und Industrie 4.0 geredet wird, belehren uns die Exponate des Musée des Arts et Métiers eines Besseren: In zehn Jahren können wir ein rundes Jubiläum der „digitalen Transformation“ feiern: Sie begann vor 300 Jahren in Lyon und hatte nicht geringere Auswirkungen auf die Arbeitswelt und die gesamte Gesellschaft als das, was wir heute erleben.

Abbildung 7: Metro-Station Arts et Métiers.


Zum Besuch empfohlen!

Das Musée des Arts et Métiers befindet sich in der Rue Réaumur 60 in Paris. Der Eintritt ist im „Museumspass Paris“ enthalten bzw.kostet einzeln 8 €. Man erreicht es am besten von der MetroStation „Arts et Métiers“ aus, die für sich genommen schon eine Besichtigung wert ist (s. Abbildung 7)

Abbildungen

Abbildung 4: http://www.crossingselves.ch/snm/seminar/rechnergeschichte/k_maschine.htm

Abbildung 7: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a7/Artsmetier.Jpg

Alle anderen Abbildungen: Martin Binder.

5 http://www.deutsches-museum.de/sammlungen/meisterwerke/meisterwerke-ii/webstuhl/