Limitações dos modelos na ciência

Um modelo é uma descrição de um fenômeno natural que os cientistas podem usar para fazer previsões. Um bom modelo é o mais preciso e simples possível, o que o torna não apenas poderoso, mas também fácil de entender. No entanto, por melhores que sejam, os modelos quase sempre têm limitações.

A maioria dos modelos não pode incorporar todos os detalhes de fenômenos naturais complexos. Por exemplo, ao medir distâncias ao redor da Terra, é conveniente modelar a Terra como uma esfera, mas isso não incorporar variações na distância devido às cadeias de montanhas, vales e outras características topológicas que o viajante deve atravessar. Incorporar esses detalhes adicionais tornaria o modelo muito complexo para fácil uso. Como os modelos devem ser simples o suficiente para que você possa usá-los para fazer previsões, eles geralmente deixam de fora alguns detalhes.

A maioria dos modelos inclui algumas aproximações como uma maneira conveniente de descrever algo que acontece na natureza. Essas aproximações não são exatas, então as previsões baseadas nelas tendem a ser um pouco diferentes do que você realmente observa - feche, mas não acerte. Na mecânica quântica, por exemplo, não há soluções exatas para a equação de Schrõdinger para átomos do hélio em diante; soluções exatas existem apenas para o hidrogênio. Consequentemente, os físicos usam aproximações para elementos superiores. Essas aproximações são boas, mas ainda assim são aproximações.

Às vezes, um modelo pode ser mais preciso, mas à custa da simplicidade. Em casos como esses, o modelo mais simples pode realmente ser superior, porque fornece uma maneira de visualizar um processo para que você possa entendê-lo e fazer previsões sobre ele. Em química, por exemplo, fórmulas estruturais e modelos de bola e pau são representações irrealistas de moléculas; eles ignoram completamente o que os químicos sabem da mecânica quântica sobre a natureza da matéria no nível subatômico. No entanto, eles são simples, fáceis de desenhar e oferecem uma grande variedade de insights sobre a estrutura e as propriedades moleculares de uma forma fácil de visualizar e entender. Consequentemente, os químicos continuam a usar fórmulas estruturais e modelos de bola e palito.

Em última análise, os modelos estão sujeitos a algumas compensações. Você quer o máximo de poder preditivo possível. Ao mesmo tempo, você também deseja que o modelo seja o mais simples possível. A natureza é indiferente à necessidade humana de simplicidade e facilidade de compreensão, entretanto, e muitos fenômenos naturais são complexos. Pense, por exemplo, na cadeia de processos bioquímicos que ocorrem apenas para retransmitir informações dos fotorreceptores em seu olho para o córtex visual de seu cérebro. Se você tentar incorporar tudo o que realmente acontece em um modelo, torna-se pesado e difícil de usar. No final, você descobre que confia em algum grau em aproximações e estruturas conceituais que tornam um processo fácil de visualizar, mas não necessariamente refletem a verdadeira natureza da realidade.