Un modèle est une description d'un phénomène naturel que les scientifiques peuvent utiliser pour faire des prédictions. Un bon modèle est à la fois aussi précis que possible et aussi simple que possible, ce qui le rend non seulement puissant mais aussi facile à comprendre. Cependant, peu importe leur qualité, les modèles auront presque toujours des limites.
Détails manquants
La plupart des modèles ne peuvent pas intégrer tous les détails de phénomènes naturels complexes. Par exemple, lors de la mesure des distances autour de la Terre, il est pratique de modéliser la Terre comme une sphère, mais cela ne incorporer des variations de distance en raison des chaînes de montagnes, des vallées et d'autres caractéristiques topologiques que le voyageur doit traverser. L'intégration de ces détails supplémentaires rendrait le modèle trop complexe pour une utilisation facile. Étant donné que les modèles doivent être suffisamment simples pour que vous puissiez les utiliser pour faire des prédictions, ils omettent souvent certains détails.
La plupart sont des approximations
La plupart des modèles incluent des approximations comme moyen pratique de décrire quelque chose qui se passe dans la nature. Ces approximations ne sont pas exactes, donc les prédictions basées sur elles ont tendance à être un peu différentes de ce que vous observez réellement - proche, mais pas direct. En mécanique quantique, par exemple, il n'y a pas de solutions exactes à l'équation de Schrödinger pour les atomes à partir de l'hélium; des solutions exactes n'existent que pour l'hydrogène. Par conséquent, les physiciens utilisent des approximations pour les éléments supérieurs. Ces approximations sont bonnes, mais ce sont quand même des approximations.
Simplicité
Parfois, un modèle peut être rendu plus précis, mais au détriment de la simplicité. Dans de tels cas, le modèle le plus simple peut en fait être supérieur, car il vous permet de visualiser un processus afin que vous puissiez le comprendre et faire des prédictions à son sujet. En chimie, par exemple, les formules structurelles et les modèles à billes sont des représentations irréalistes de molécules; ils ignorent complètement ce que les chimistes savent de la mécanique quantique sur la nature de la matière au niveau subatomique. Néanmoins, ils sont simples, faciles à dessiner et offrent une mine d'informations sur la structure et les propriétés moléculaires d'une manière facile à visualiser et à comprendre. Par conséquent, les chimistes continuent d'utiliser à la fois des formules structurelles et des modèles à billes.
Compromis
En fin de compte, les modèles sont soumis à certains compromis. Vous voulez autant de puissance prédictive que possible. En même temps, vous voulez également que le modèle soit aussi simple que possible. La nature est cependant indifférente au besoin humain de simplicité et de facilité de compréhension, et de nombreux phénomènes naturels sont complexes. Pensez, par exemple, à la chaîne de processus biochimiques qui se déroulent simplement dans le but de relayer les informations des photorécepteurs de votre œil vers le cortex visuel de votre cerveau. Si vous essayez d'intégrer tout ce qui se passe réellement dans un modèle, il devient lourd et difficile à utiliser. En fin de compte, vous constatez que vous vous appuyez dans une certaine mesure sur des approximations et des cadres conceptuels qui rendent un processus facile à visualiser mais ne reflètent pas nécessairement la vraie nature de la réalité.