R&D LAB Datenvisualisierung Studie Handwerksstudie, ohne Geschäftsversprechen
Cosmos-Scale
Zweiundsechzig Größenordnungen in einem durchgehenden Zoom, von der Planck-Länge bis zum Durchmesser des beobachtbaren Universums.
- 62Größenordnungen
- 138Objekte mit Dossier
- 18 471Galaxien eingezeichnet
- 12Bänder, eine Achse
Sichtfeld 27,2 tausend Lichtjahre, innerhalb der Milchstraße. Der Streifen unten ist der gesamte Umfang der Anwendung und zugleich die Steuerung.
Publikationsgrund
Als Handwerksstudie veröffentlicht und auch so gekennzeichnet. Sie enthält kein Geschäftsversprechen. Sie zeigt aber, dass wir einen Datensatz über zweiundsechzig Größenordnungen in einer durchgehenden, begehbaren Ansicht halten können, ohne dass daraus eine Diaschau wird. Genau dort liegt die Arbeit an einer wissenschaftlichen oder industriellen Visualisierung: nicht im einzelnen Bild, sondern im Weg zwischen zwei Bildern.
Eine Liste sehr großer und sehr kleiner Dinge ist nicht interessant. Die Leiter dazwischen ist es. Ein Mensch sitzt fast genau in der Mitte zwischen der kleinsten Länge, die die Physik zulässt, und dem Größten, was das Licht bisher zeigen konnte, und fast alles dazwischen ist merkwürdiger, als es von beiden Enden aus aussieht.
Fünf Dinge, eine Grundlinie
Das ist die ganze Idee in einem Bild. Fünf Objekte stehen auf derselben Linie, und ihre gezeichnete Höhe ist die Zahl darunter: Hubble-Teleskop 13,2 Meter, Blauwal 26 Meter, Airbus A380 72,7 Meter, General Sherman 83,8 Meter, Freiheitsstatue 93 Meter.
Unter jedem Namen steht kein Datenblatt, sondern ein Verhältnis zum gerade gewählten Objekt: 5,51-mal kleiner, 2,8-mal kleiner, 1,15-mal größer, 1,28-mal größer. Diese Zeile wird aus den beiden Größen gerechnet, nicht geschrieben.
Der A380 steht auf dem Heck und der Wal auf der Schwanzflosse. Das ist kein Versehen, sondern die Regel: die genannte Zahl ist immer die gezeichnete Höhe, und wo die Zahl eine Länge ist, wird das Objekt aufgerichtet. Es sieht ungewohnt aus und hält dafür die Höhen auf einen Blick vergleichbar.
Das Problem
Warum eine Liste keine Leiter ist
Die Zahlen sind bekannt. Ein Proton misst 1,68 Femtometer, ein rotes Blutkörperchen 7,5 Mikrometer, die Sonne 1 392 700 Kilometer. Nebeneinander gestellt sagen sie nichts, weil zwischen ihnen jeweils zehn oder zwanzig Nullen stehen und niemand zehn Nullen fühlt.
Was fehlt, ist der Weg dazwischen. Deshalb liegt hier alles auf einer einzigen logarithmischen Leiter und die Bewegung darauf ist durchgehend: kein Schnitt, keine zweite Folie, keine neue Ansicht. Der Streifen am unteren Rand zeigt den gesamten Umfang auf einmal und ist zugleich die Steuerung. Die Zeile darüber nennt in jedem Moment, worin man sich befindet, von „einem Proton“ über „eine Zelle“ und „eine Stadt“ bis zu „dem beobachtbaren Universum“.
Drei Anzeigen halten die Reise am Boden. Das Sichtfeld, in Metern und als Zehnerpotenz. Die Zeit, die Licht für diese Strecke braucht, von 7,58 mal zehn hoch minus 25 Sekunden bis 407 Millionen Jahre. Und ein Satz, der aus dem laufenden Sichtfeld gerechnet wird: auf der menschlichen Sprosse liest er sich „Wäre das hier eine Tür, wäre ein rotes Blutkörperchen 5,86 mm breit“, im terrestrischen Band wird derselbe Satz zu „ein Mensch wäre 3,99 mm groß“.
Die Leiter hat leere Stellen, und sie bleiben leer. Im subatomaren Band bei 227 Attometern sind 5 von 138 Objekten überhaupt in Reichweite und die Bühne ist fast leer. Das ist kein Ladezustand, sondern eine Aussage: zwischen der kleinsten je vermessenen Strecke und dem Radius eines Protons liegt nichts, was man redlich einzeichnen könnte.
Ein leeres Jahrzehnt auf dieser Leiter ist eine wahre Aussage über die Physik. Es zu füllen wäre eine Lüge.
Hinaufsteigen
Fünf Sprossen, dreiundvierzig Größenordnungen auseinander
MolekularSichtfeld 3,24 Nanometer. Wasserstoffatom 106 Pikometer, Wassermolekül 275 Pikometer, Goldatom 288 Pikometer, alle drei auf derselben Linie. Das Goldatom ist 1,05-mal größer als das gewählte Molekül.
StellarSichtfeld 0,132 astronomische Einheiten. Die Sonne misst 1 392 700 Kilometer, Proxima Centauri 214 800. Die Verhältniszeile darunter nennt 6,48-mal kleiner, und genau das ergibt die Division.
Alle zwölf BänderDie drei Sprossen, die vorher als Standbilder hier standen, zeigten je ein einzelnes Objekt auf leerem Feld. Der Durchlauf ersetzt sie, weil der Sprung von Band zu Band das ist, was diese Anwendung kann, und ein Standbild davon nichts festhält.
Neunzehn Größenordnungen in einem Zoom
Was maßstäblich ist, und was nicht
Maßstäblich
- Die gezeichnete Höhe jedes Objekts ist die Zahl, die darunter steht.
- Die Verhältniszeile wird aus beiden Größen gerechnet: 1 392 700 durch 214 800 ergibt die 6,48, die unter Proxima Centauri steht.
- Die Position auf der Leiter ist der Zehnerlogarithmus der Größe, für alle 138 Objekte nach derselben Regel.
- Die Kosmologie der Karte ist echt: flaches Lambda-CDM mit H0 = 67,7, und die Karte schreibt das auf ihre eigene Fläche.
Nicht maßstäblich
- Die Ausrichtung. Wo die genannte Zahl eine Länge ist, wird das Objekt aufgerichtet, deshalb steht der A380 auf dem Heck.
- Die Oberflächen. Planetenkarten und Mikroskopien sind übernommene Aufnahmen, einzeln nachgewiesen. Nur die Geometrie entsteht im Code.
- Die 18 471 Galaxien und 2 600 Quasare der Karte sind so erzeugt, dass sie der beobachteten Klumpung entsprechen. Es ist kein Durchmusterungskatalog.
- Die Beschriftungszeile. Auf zwei Aufnahmen dieser Seite überlappen zwei Namen, weil die Packung nicht in jeder Konstellation aufgeht.
Das Dossier rechnet, statt zu behaupten
Jedes der 138 Objekte lässt sich öffnen. Das Dossier nennt Band und Jahrzehnt, die Größe als Zahl und als Zehnerpotenz, einen Satz darüber, was die Zahl eigentlich misst, und drei Schaltflächen: dorthin reisen, vergleichen, offene Frage.
Der Eintrag zum kosmischen Netz zeigt die Trennung, die die Anwendung durchhält. Auf der Bühne steht eine erzeugte Struktur, im Dossier stehen zwei echte Aufnahmen nebeneinander, eine Simulation und eine Durchmusterung, jede mit ihrer Herkunft beschriftet. Das Panel dockt zwischen Kopfzeile und Spektrum an, und die Bühne gibt die Breite ab, statt darunter zu verschwinden.
Der Rest der Leiter
Wo eine Leiter besser ist als ein Diagramm
- Wissenschaftliche und industrielle Daten, die mehr Größenordnungen überspannen, als ein Diagramm fassen kann.
- Museum, Ausstellung und Bildung, wo ein Besucher einen Bereich spüren und nicht ablesen soll.
- Jede Oberfläche, in der Zoom die eigentliche Navigation ist und die übliche Antwort getrennte Reiter sind.
Bildnachweis: Alle Aufnahmen auf dieser Seite sind Bildschirmfotos der Anwendung Cosmos-Scale (iiterate Technologies GmbH). Die darin dargestellten Planeten- und Sonnentexturen stammen von Solar System Scope (CC BY 4.0, abgeleitet aus NASA-Daten); die Aufnahmen von Himmelsobjekten, Mikroskopien und Landschaften von NASA (gemeinfrei), ESA/Hubble, ESO und JWST/STScI (CC BY 4.0) sowie NOAA, CSIRO und NIAID.
Publikationsgrund
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Angewandte Forschung Vellum Kanten, Perspektive, Licht und Text werden auf dem Telefon berechnet. Ein Dokument verlässt das Gerät erst, wenn jemand es sendet. Ein Datensatz, den sich niemand vorstellen kann, ist ein Kommunikationsproblem, kein Datenproblem. Solche nehmen wir.
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