Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Bricoler avec la musique des sphères

Si vous recherchez Dan Krause, prenez la première allée après le soleil. La sphère jaune, située à une dizaine de mètres de la route et de la taille d’un gros ballon d’exercice, fait partie d’un cercle - une maquette du système solaire - qui s’étendait autrefois sur deux milles à travers champs, arrière-cours et terrains de conservation.

Rendez-vous en voiture et vous découvrirez un assortiment de curiosités scientifiques précises qui se répandent chez lui, dans le paysage environnant et dans les dépendances adjacentes. Krause a aménagé sa propriété à Amherst, dans le Massachusetts, avec des appareils faits à la main qui explorent sa longue histoire d'amour avec la physique, les mathématiques, l'astronomie et le temps.

Dan Krause

Dr. Daniel Krause, Ph.D. - physicien, ingénieur, bricoleur astronomique et agriculteur païen autoproclamé - travailla comme océanographe et, plus tard, physicien atomique pour le Bureau de la recherche scientifique de la Force aérienne. Il a occupé un poste au Collège Amherst et est resté 35 ans jusqu'à sa récente retraite. Maintenant âgé de 67 ans, il est facile de l’imaginer comme un des premiers agriculteurs de la Nouvelle-Angleterre. Il utilise rarement le courrier électronique, se méfie d'Internet et n'aime pas les grandes villes. Cependant, il a passé des années à disperser des particules subatomiques sur des atomes et utilisait volontiers des lasers sur la propriété s’ils feraient leur travail.

Krause explore ce que les mathématiciens et les astronomes appelaient autrefois «la musique des sphères» - une géométrie sacrée aux proportions harmoniques pouvant être découverte à l'aide des mathématiques. Il est fasciné par la connexion entre la minuscule parcelle de terre qu’il occupe et le grand univers qui s’y trouve. À la retraite, il explore ce qui l’intéresse à ses propres conditions. Riant, il dit: "Je ne sais pas ce que je fais, mais je suis dans une position dans la vie où je peux jouer."

Il aime répondre aux questions des visiteurs sur la fabrication et le fonctionnement des appareils, des conversations qui conduisent souvent à la précision et au mystère des lois qui façonnent notre univers. Voici une poignée de créations inhabituelles de Krause.

Anémomètre, qui indique la vitesse du vent.

Les miroirs réfléchissent les reflets du soleil sur un mur de barde pour enregistrer l’energie solaire de midi et l’équinoxe solaire.

Fusée faite d'un vieux chauffe-eau.

Girouette boule de bowling.

Étiquette pour modèle réduit du soleil.

Planétaire

Cette sphère jaune sur le bord de la route fait exactement le deux milliardième de la taille du soleil. Plus loin dans la cour, trois globes de verre renferment de minuscules planètes montées: Mercure, à peine plus gros qu'un grain de poivre; Vénus et la Terre, de la taille d'un raisin. Saturne, depuis son retrait, se tenait à un kilomètre, tandis que Pluton, à plus de trois kilomètres de distance, avait déjà honoré la cour d’un résident qui l’aimait tant, il l’a emporté quand il a déménagé. Krause encourage les visiteurs à imaginer le soleil et les planètes sur sa pelouse alors que tout est parti, à savoir le vaste vide de l'espace, associé à l'étonnante force de gravité sur ces distances stupéfiantes. Il reflète mieux l'échelle du système solaire que n'importe quel petit modèle ou illustration de livre.

Maquette de Vénus, de la taille d'un raisin.

Savonius Rotor

Près de la tour, une éolienne à axe vertical, ou rotor Savonius, constituée de tambours bissectés de 55 gallons, tourne lorsque la brise se lève. Il tourne une tige horizontale avec un petit bras attaché dessous. Lorsque le bras tourne, il repousse un grand maillet en bois. Une fois relâché, le maillet bascule vers l'avant et heurte un cylindre de métal rouillé, dont le nombre correspond exactement à un tiers de sa longueur - un «chiffre magique», dit Krause, produisant un fac-similé mystérieux d'une grande cloche japonaise. La turbine est gardée par un cochon de propane, l’une des nombreuses créations fantaisistes d’art populaire Krause parsemant tout autour de la propriété.

Une éolienne à axe vertical alimente un marteau qui frappe un gong.

Horloge solaire et calendrier

Il est facile de rater le dispositif chronologique derrière la maison de Krause (voir page 31). Deux petits miroirs, concaves de plusieurs millièmes de pouce, sont montés très haut sur le mur d'un ancien poulailler, dont trois plats plus proches du sol. À une cinquantaine de mètres, une planche marquée à intervalles réguliers comme une règle monte du sol sur le toit d'un mur de grange. Les miroirs projettent des reflets du soleil qui se déplacent à travers le mur au fur et à mesure que la journée avance et montent et descendent au fil des mois.

À l'équinoxe solaire, les réflexions des miroirs supérieurs traversent l'axe de la règle; les autres lignes indiquent le nombre de jours avant et après. Les miroirs inférieurs produisent trois images du soleil qui convergent une fois par jour à midi solaire, lorsque le soleil est à son maximum et exactement au sud de la maison de Krause. Il enregistre et trace les différences entre midi solaire et «heure de midi».

Générateur acoustique thermique

Après avoir lu qu'Einstein avait proposé d'utiliser le son pour générer des températures chaudes et froides, Krause a décidé d'utiliser la température pour produire des sons.

Il a monté deux tubes à essai en verre d'environ deux pouces de diamètre sur un bloc de bois et muni chacun d'un convertisseur catalytique à une extrémité (voir ci-dessus, à gauche). La chaleur peut être appliquée de plusieurs manières, mais Krause préfère utiliser un miroir en forme d’arc de quatre pieds (anciennement utilisé pour cuire des hot dogs) afin de focaliser les rayons du soleil. Lorsque chauffé à une extrémité, la différence de température produit des oscillations, que nous entendons comme un son.

Les tons sont absolument purs, sans harmonie. Lorsque les tubes ont exactement la même longueur, ils émettent un son extrêmement intense. Si un tube est allongé en prolongeant un manchon en métal, les deux sons différents se superposent, créant un son surnaturel qui, pour les auditeurs débutants, est une expérience surprenante. (Notez la marque de brûlure sur la base en bois, des rayons réfléchis par le soleil.)

Le miroir du générateur thermo-acoustique concentre la chaleur intense sur les tuyaux, qui génèrent des sons.

Horloge à pendule de torsion

Dans le salon de Krause, une horloge qu’il a fabriquée se dresse à environ cinq pieds de hauteur et son mécanisme est entièrement exposé. Un pendule en forme d’haltère pivote horizontalement au lieu d’être placé d’un côté à l’autre. Les autres pièces comprennent des ressorts de torsion plats, un échappement, un assortiment de tuyaux et de supports en métal et un niveau tellement sensible que sa minuscule bulle d’air se dissipe lorsqu’il fait glisser un morceau de papier sous une extrémité. Les minutes et les secondes défilent sur les petites horloges; un pointeur attaché à une chaîne de bicyclette indique l'heure, car il descend les chiffres passés sur un morceau de bois bien droit.

L'horloge est extrêmement sensible à la température. Un bloc de laiton recouvert de mousse de styromousse contient une sonde de température interne qui conduit à un thermomètre numérique, exploitant un outil moderne pour l’une des formes d’horlogerie les plus anciennes connues. Krause mesure de légères variations de la vitesse de l’horloge en fonction des différences de température dans la pièce.

L'horloge de pédule de torsion a un bloc de laiton enrobé de polystyrène expansé.

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