Обмеження моделей у науці

Модель - це опис природного явища, який вчені можуть використовувати для прогнозування. Хороша модель є як максимально точною, так і максимально простою, що робить її не тільки потужною, але й легкою для розуміння. Однак якими б хорошими вони не були, моделі майже завжди матимуть обмеження.

Більшість моделей не можуть включати всі деталі складних природних явищ. Наприклад, при вимірюванні відстаней навколо Землі зручно моделювати Землю як сферу, але це не так враховувати коливання відстані через гірські хребти, долини та інші топологічні особливості, які повинен подорожувати траверс. Включення цих додаткових деталей зробило б модель занадто складною для простоти використання. Оскільки моделі повинні бути досить простими, щоб ви могли використовувати їх для прогнозування, вони часто не містять деяких деталей.

Більшість моделей включають деякі наближення як зручний спосіб описати те, що відбувається в природі. Ці наближення не є точними, тому прогнози на їх основі, як правило, дещо відрізняються від того, що ви насправді спостерігаєте - закрити, але не вдарити. Наприклад, у квантовій механіці відсутні точні рішення рівняння Шредінгера для атомів від гелію і далі; точні розчини існують лише для водню. Отже, фізики використовують наближення для вищих елементів. Ці наближення хороші, але вони все ж є наближеннями.

Іноді модель можна зробити точнішою, але за рахунок простоти. У таких випадках простіша модель насправді може бути кращою, оскільки вона дає вам спосіб візуалізувати процес, щоб ви могли його зрозуміти та зробити прогнози щодо нього. Наприклад, у хімії структурні формули та моделі кульки та палички є нереальними зображеннями молекул; вони повністю ігнорують те, що хіміки знають з квантової механіки про природу речовини на субатомному рівні. Тим не менш, вони прості, їх легко намалювати та запропонувати безліч уявлень про молекулярну структуру та властивості таким чином, який легко уявити та зрозуміти. Отже, хіміки продовжують використовувати як структурні формули, так і моделі куль і паличок.

Зрештою, моделі мають певні компроміси. Ви хочете якомога більше прогнозованої сили. У той же час ви також хочете, щоб модель була якомога простішою. Природа байдужа до потреби людини у простоті та легкості розуміння, однак і багато природних явищ є складними. Подумайте, наприклад, про ланцюг біохімічних процесів, які відбуваються лише для того, щоб передавати інформацію від фоторецепторів у вашому зорі до зорової кори мозку. Якщо ви спробуєте включити все, що насправді відбувається, в модель, вона стає громіздкою і складною у використанні. Врешті-решт ви виявляєте, що певною мірою покладаєтесь на наближення та концептуальні рамки, які роблять процес легким для візуалізації, але не обов'язково відображають справжню природу реальності.