Keterbatasan Model dalam Sains

Model adalah deskripsi fenomena alam yang dapat digunakan para ilmuwan untuk membuat prediksi. Model yang baik adalah model yang seakurat mungkin dan sesederhana mungkin, yang membuatnya tidak hanya kuat tetapi juga mudah dipahami. Namun, tidak peduli seberapa bagusnya, model hampir selalu memiliki keterbatasan.

Kebanyakan model tidak dapat menggabungkan semua detail dari fenomena alam yang kompleks. Misalnya, saat mengukur jarak di sekitar Bumi, lebih mudah untuk memodelkan Bumi sebagai bola, tetapi ini tidak menggabungkan variasi jarak karena pegunungan, lembah, dan fitur topologi lainnya yang harus dimiliki wisatawan melintasi. Memasukkan detail tambahan ini akan membuat model terlalu rumit untuk mudah digunakan. Karena model harus cukup sederhana sehingga Anda dapat menggunakannya untuk membuat prediksi, model sering kali mengabaikan beberapa detail.

Sebagian besar model menyertakan beberapa perkiraan sebagai cara mudah untuk menggambarkan sesuatu yang terjadi di alam. Perkiraan ini tidak tepat, jadi prediksi berdasarkan mereka cenderung sedikit berbeda dari apa yang sebenarnya Anda amati -- dekat, tapi tidak terus terang. Dalam mekanika kuantum, misalnya, tidak ada solusi eksak untuk persamaan Schrodinger untuk atom dari helium dan seterusnya; solusi eksak hanya ada untuk hidrogen. Akibatnya, fisikawan menggunakan pendekatan untuk elemen yang lebih tinggi. Perkiraan ini bagus, tetapi tetap saja perkiraan.

Terkadang sebuah model dapat dibuat lebih akurat tetapi dengan mengorbankan kesederhanaan. Dalam kasus seperti ini, model yang lebih sederhana mungkin sebenarnya lebih unggul, karena memberi Anda cara untuk memvisualisasikan suatu proses sehingga Anda dapat memahaminya dan membuat prediksi tentangnya. Dalam kimia, misalnya, rumus struktur dan model bola-dan-tongkat adalah penggambaran molekul yang tidak realistis; mereka sepenuhnya mengabaikan apa yang diketahui ahli kimia dari mekanika kuantum tentang sifat materi pada tingkat subatomik. Meskipun demikian, mereka sederhana, mudah digambar dan menawarkan banyak wawasan tentang struktur dan sifat molekul dengan cara yang mudah divisualisasikan dan dipahami. Akibatnya, ahli kimia terus menggunakan formula struktural dan model bola-dan-tongkat.

Pada akhirnya, model tunduk pada beberapa trade-off. Anda menginginkan kekuatan prediksi sebanyak mungkin. Pada saat yang sama, Anda juga ingin modelnya sesederhana mungkin. Alam acuh tak acuh terhadap kebutuhan manusia akan kesederhanaan dan kemudahan pemahaman, bagaimanapun, dan banyak fenomena alam yang kompleks. Pikirkan saja, misalnya, tentang rantai proses biokimia yang terjadi hanya untuk menyampaikan informasi dari fotoreseptor di mata Anda ke korteks visual otak Anda. Jika Anda mencoba memasukkan segala sesuatu yang benar-benar terjadi ke dalam sebuah model, itu menjadi berat dan sulit untuk digunakan. Pada akhirnya Anda menemukan bahwa Anda bergantung pada tingkat tertentu pada perkiraan dan kerangka kerja konseptual yang membuat proses mudah untuk divisualisasikan tetapi tidak selalu mencerminkan sifat sebenarnya dari kenyataan.