حدود النماذج في العلوم

النموذج هو وصف للظاهرة الطبيعية التي يمكن للعلماء استخدامها لعمل تنبؤات. يعتبر النموذج الجيد دقيقًا قدر الإمكان وبسيطًا قدر الإمكان ، مما يجعله ليس قويًا فحسب ، بل يسهل أيضًا فهمه. ومع ذلك ، بغض النظر عن مدى جودتها ، ستظل النماذج دائمًا محدودة.

لا يمكن لمعظم النماذج أن تدمج كل تفاصيل الظواهر الطبيعية المعقدة. على سبيل المثال ، عند قياس المسافات حول الأرض ، يكون من المناسب تصميم الأرض على شكل كرة ، لكن هذا ليس كذلك دمج الاختلافات في المسافة بسبب سلاسل الجبال والوديان والسمات الطوبولوجية الأخرى التي يجب على المسافر استخدامها اجتياز. قد يؤدي دمج هذه التفاصيل الإضافية إلى جعل النموذج معقدًا جدًا للاستخدام السهل. نظرًا لأن النماذج يجب أن تكون بسيطة بما يكفي بحيث يمكنك استخدامها لعمل تنبؤات ، فإنها غالبًا ما تترك بعض التفاصيل.

تتضمن معظم النماذج بعض التقريبات كطريقة ملائمة لوصف شيء يحدث في الطبيعة. هذه التقريبات ليست دقيقة ، لذا فإن التنبؤات المستندة إليها تميل إلى أن تكون مختلفة قليلاً عما تلاحظه في الواقع - قريبة ، لكن لا تدقق عليها. في ميكانيكا الكم ، على سبيل المثال ، لا توجد حلول دقيقة لمعادلة شرودنجر للذرات من الهيليوم وما بعده. الحلول الدقيقة موجودة فقط للهيدروجين. وبالتالي ، يستخدم الفيزيائيون تقديرات تقريبية للعناصر الأعلى. هذه التقريبات جيدة ، لكنها تقريبية مع ذلك.

في بعض الأحيان يمكن جعل النموذج أكثر دقة ولكن على حساب البساطة. في مثل هذه الحالات ، قد يكون النموذج الأبسط أفضل في الواقع ، لأنه يمنحك طريقة لتصور العملية حتى تتمكن من فهمها والتنبؤ بها. في الكيمياء ، على سبيل المثال ، الصيغ الهيكلية ونماذج الكرة والعصا هي تصوير غير واقعي للجزيئات ؛ إنهم يتجاهلون تمامًا ما يعرفه الكيميائيون من ميكانيكا الكم عن طبيعة المادة على المستوى دون الذري. ومع ذلك ، فهي بسيطة وسهلة الرسم وتقدم ثروة من الأفكار حول التركيب والخصائص الجزيئية بطريقة يسهل تصورها وفهمها. وبالتالي ، يواصل الكيميائيون استخدام كل من الصيغ الهيكلية ونماذج الكرة والعصا.

في النهاية ، تخضع النماذج لبعض المقايضات. تريد أكبر قدر ممكن من القوة التنبؤية. في الوقت نفسه ، تريد أيضًا أن يكون النموذج بسيطًا قدر الإمكان. الطبيعة غير مبالية بحاجة الإنسان إلى البساطة وسهولة الفهم ، ومع ذلك ، فإن العديد من الظواهر الطبيعية معقدة. فقط فكر ، على سبيل المثال ، في سلسلة العمليات الكيميائية الحيوية التي تحدث فقط من أجل نقل المعلومات من المستقبلات الضوئية في عينك إلى القشرة البصرية لدماغك. إذا حاولت دمج كل ما يحدث بالفعل في نموذج ، فإنه يصبح غير عملي ويصعب استخدامه. في النهاية تجد أنك تعتمد إلى حد ما على التقريبات والأطر المفاهيمية التي تجعل العملية سهلة التصور ولكنها لا تعكس بالضرورة الطبيعة الحقيقية للواقع.