Un modello è una descrizione del fenomeno naturale che gli scienziati possono utilizzare per fare previsioni. Un buon modello è il più preciso possibile e il più semplice possibile, il che lo rende non solo potente ma anche facile da capire. Tuttavia, a prescindere da quanto siano validi, i modelli avranno quasi sempre dei limiti.

Dettagli mancanti

La maggior parte dei modelli non può incorporare tutti i dettagli di complessi fenomeni naturali. Ad esempio, quando si misurano le distanze attorno alla Terra, è conveniente modellare la Terra come una sfera, ma ciò non include variazioni di distanza a causa di catene montuose, valli e altre caratteristiche topologiche che il viaggiatore deve attraversare. Incorporare questi dettagli aggiuntivi renderebbe il modello troppo complesso per un facile utilizzo. Poiché i modelli devono essere abbastanza semplici da poter essere utilizzati per fare previsioni, spesso tralasciano alcuni dettagli.

La maggior parte sono approssimazioni

La maggior parte dei modelli include alcune approssimazioni come un modo conveniente per descrivere qualcosa che accade in natura. Queste approssimazioni non sono esatte, quindi le previsioni basate su di esse tendono ad essere un po 'diverse da ciò che osservate realmente - vicino, ma non sbattuto. Nella meccanica quantistica, per esempio, non ci sono soluzioni esatte all'equazione di Schrodinger per gli atomi dall'elio in poi; soluzioni esatte esistono solo per l'idrogeno. Di conseguenza, i fisici usano approssimazioni per elementi superiori. Queste approssimazioni sono buone, ma sono comunque approssimazioni.

Semplicità

A volte un modello può essere reso più preciso ma a scapito della semplicità. In casi come questi, il modello più semplice può effettivamente essere superiore, perché ti dà un modo di visualizzare un processo in modo che tu possa capirlo e fare previsioni su di esso. In chimica, per esempio, le formule strutturali e i modelli a sfera e bastone sono rappresentazioni non realistiche di molecole; ignorano completamente ciò che i chimici conoscono dalla meccanica quantistica sulla natura della materia a livello subatomico. Tuttavia, sono semplici, facili da disegnare e offrono una vasta gamma di informazioni sulla struttura e le proprietà molecolari in modo semplice da visualizzare e comprendere. Di conseguenza, i chimici continuano a utilizzare sia le formule strutturali che i modelli palla-e-bastone.

Trade-Off

In definitiva, i modelli sono soggetti ad alcuni compromessi. Vuoi il massimo potere predittivo possibile. Allo stesso tempo, vuoi anche che il modello sia il più semplice possibile. La natura è indifferente al bisogno umano di semplicità e facilità di comprensione, tuttavia, e molti fenomeni naturali sono complessi. Basti pensare, ad esempio, alla catena di processi biochimici che si verificano solo per trasmettere informazioni dai fotorecettori del tuo occhio alla corteccia visiva del tuo cervello. Se si tenta di incorporare tutto ciò che accade realmente in un modello, diventa ingombrante e difficile da usare. Alla fine si scopre che ci si basa in qualche misura su approssimazioni e quadri concettuali che rendono un processo facile da visualizzare ma che non riflette necessariamente la vera natura della realtà.