Ограничения на моделите в науката

Моделът е описание на природния феномен, което учените могат да използват, за да правят прогнози. Добрият модел е както възможно най-точен, така и максимално опростен, което го прави не само мощен, но и лесен за разбиране. Независимо колко добри са обаче, моделите почти винаги ще имат ограничения.

Повечето модели не могат да включат всички детайли на сложни природни явления. Например, когато се измерват разстояния около Земята, е удобно да се моделира Земята като сфера, но това не е така да включва вариации в разстоянието поради планински вериги, долини и други топологични характеристики, които пътуващият трябва траверс. Включването на тези допълнителни детайли би направило модела твърде сложен за лесна употреба. Тъй като моделите трябва да са достатъчно прости, за да можете да ги използвате, за да правите прогнози, те често оставят някои от подробностите.

Повечето модели включват някои приближения като удобен начин да се опише нещо, което се случва в природата. Тези приближения не са точни, така че прогнозите, базирани на тях, са малко по-различни от това, което всъщност наблюдавате - затваряйте, но не и бийте. Например в квантовата механика няма точни решения на уравнението на Шрьодингер за атоми от хелий нататък; точни решения съществуват само за водород. Следователно физиците използват приближения за висши елементи. Тези приближения са добри, но въпреки това са приблизителни.

Понякога моделът може да бъде направен по-точен, но за сметка на простотата. В случаи като тези по-простият модел всъщност може да бъде по-добър, защото ви дава начин да визуализирате процес, така че да можете да го разберете и да правите прогнози за него. В химията например структурните формули и моделите на топка и пръчка са нереалистични изображения на молекули; те напълно игнорират това, което химиците знаят от квантовата механика за природата на материята на субатомно ниво. Независимо от това, те са прости, лесни за рисуване и предлагат богата информация за молекулната структура и свойства по начин, който е лесен за визуализиране и разбиране. Следователно химиците продължават да използват както структурни формули, така и модели на топка и пръчка.

В крайна сметка моделите са обект на някои компромиси. Искате колкото се може повече предсказуема сила. В същото време искате и моделът да бъде максимално опростен. Природата обаче е безразлична към човешката нужда от простота и лекота на разбиране и много природни явления са сложни. Само си помислете например за веригата от биохимични процеси, които се извършват само с цел да предаде информация от фоторецепторите в окото ви към зрителната кора на мозъка ви. Ако се опитате да включите всичко, което всъщност се случва в даден модел, той става тромав и труден за използване. В крайна сметка откривате, че разчитате до известна степен на приближения и концептуални рамки, които правят процеса лесен за визуализация, но не отразяват непременно истинската същност на реалността.