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.“