In den Aus­stel­lungs­be­rei­chen Astro­no­mie, Expe­ri­men­tal­phy­sik, Mathe­ma­tik und Infor­ma­ti­ons­tech­nik sowie dem neu­ge­stal­te­ten The­men­kom­plex für Raum- und Zeit­mes­sung erwar­tet die Besu­cher eine span­nen­de Exkur­si­on in die Wis­sen­schafts­ge­schich­te. Die Zeit­rei­se beginnt mit den unter­schied­li­chen Welt­bil­dern samt ihrer Wider­le­gung. Wer etwa meint, die Erde rotie­re nicht, weil man davon ja nichts sehe, der wird bereits zu Anfang des Besuchs eines Bes­se­ren belehrt: Ein Fou­cault­sches Pen­del dient als Beleg der Erd­ro­ta­ti­on ohne himm­li­sche Bezü­ge. Das Pen­del, das am Mor­gen ange­sto­ßen wird, ver­an­schau­licht über den Tag den Grad der Rota­ti­on.
Im ers­ten Stock bie­tet das Kabi­nett eine Rei­he außer­ge­wöhn­li­cher Stü­cke, etwa die „Wil­helms­uhr“, ein um 1561 voll­ende­tes Auto­ma­ten­werk, das auf meh­re­ren Zif­fer­blät­tern die Able­sung der geo­zen­tri­schen Län­gen und Brei­ten der Pla­ne­ten ermög­licht und damit prä­zi­se Stern­be­stim­mun­gen erlaubt. Die Kas­se­ler „Wil­helms­uhr“ ist die welt­weit zweit­äl­tes­te die­ser Maschi­nen. An sol­chen Expo­na­ten mani­fes­tiert sich nicht nur der land­gräf­li­che Wis­sens­durst, son­dern zugleich das Herr­scher­at­tri­but der Weis­heit in Per­fek­ti­on, wenn etwa eine Inschrift besagt: „Ich, Wil­helm IV., Herr­scher von Got­tes Gna­den, habe den Him­mel wie­der in Ord­nung gebracht.“