Mudelite piirangud teaduses

Mudel on loodusnähtuste kirjeldus, mida teadlased saavad ennustamiseks kasutada. Hea mudel on nii võimalikult täpne kui ka võimalikult lihtne, mis muudab selle mitte ainult võimsaks, vaid ka hõlpsasti mõistetavaks. Ükskõik kui head nad ka pole, on mudelitel peaaegu alati piirangud.

Enamik mudeleid ei saa hõlmata kõiki keeruliste loodusnähtuste üksikasju. Näiteks kui mõõdetakse Maa ümbrust, on Maa modelleerimine sfäärina mugav, kuid see pole nii sisaldama kauguse erinevusi mäeahelike, orgude ja muude topoloogiliste omaduste tõttu, mida reisija peab täitma läbima. Nende lisadetailide lisamine muudaks mudeli lihtsaks kasutamiseks liiga keeruliseks. Kuna mudelid peavad olema piisavalt lihtsad, et saaksite neid ennustamiseks kasutada, jätavad need mõned detailid sageli välja.

Enamik mudeleid sisaldab mõningaid lähendusi kui mugavat viisi kirjeldada looduses toimuvat. Need lähendused pole täpsed, nii et neil põhinevad ennustused kipuvad pisut erinema sellest, mida te tegelikult jälgite - lähedal, kuid mitte pauguga. Näiteks kvantmehaanikas pole täpseid lahendusi Schrodingeri võrrandile aatomitele alates heeliumist; täpsed lahendused on olemas ainult vesiniku jaoks. Järelikult kasutavad füüsikud kõrgemate elementide lähendusi. Need lähendused on head, kuid siiski.

Mõnikord saab mudeli täpsemaks muuta, kuid lihtsuse arvelt. Sellistel juhtudel võib lihtsam mudel olla parem, sest see annab teile võimaluse protsessi visualiseerida, et saaksite sellest aru saada ja selle kohta ennustusi teha. Näiteks keemias on struktuurivalemid ja palli-pulgaga mudelid molekulide ebareaalsed kujutised; nad ignoreerivad täielikult seda, mida keemikud kvantmehaanikast teavad aine olemuse kohta subatoomilisel tasandil. Sellegipoolest on need lihtsad, hõlpsasti joonistatavad ja pakuvad hulgaliselt teadmisi molekulaarse struktuuri ja omaduste kohta viisil, mida on lihtne visualiseerida ja mõista. Sellest tulenevalt kasutavad keemikud jätkuvalt nii struktuurivalemeid kui ka palli ja kangi mudeleid.

Lõppkokkuvõttes kehtivad mudelite suhtes mõned kompromissid. Tahad võimalikult palju ennustavat jõudu. Samal ajal soovite ka, et mudel oleks võimalikult lihtne. Loodus on siiski ükskõikne inimese vajaduse järgi lihtsuse ja arusaadavuse järele ning paljud loodusnähtused on keerulised. Mõelge vaid näiteks biokeemiliste protsesside ahelale, mis toimuvad üksnes selleks, et edastada teavet teie silma fotoretseptoritest aju visuaalsesse ajukooresse. Kui proovite mudelisse lisada kõike, mis tegelikult juhtub, muutub see kohmakaks ja seda on keeruline kasutada. Lõpuks leiate, et toetute mingil määral lähendustele ja kontseptuaalsetele raamistikele, mis muudavad protsessi hõlpsasti visualiseeritavaks, kuid ei kajasta tingimata tegelikkuse tegelikku olemust.