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Un modello è una descrizione del fenomeno naturale che gli scienziati possono usare 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, non importa quanto siano buoni, 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 quelle che si osservano realmente - vicine, ma non batti. Nella meccanica quantistica, ad esempio, non esistono soluzioni esatte all'equazione di Schrodinger per gli atomi dall'elio in poi; esistono soluzioni esatte 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 per visualizzare un processo in modo da poterlo comprendere e fare previsioni al riguardo. In chimica, ad esempio, le formule strutturali e i modelli a sfera e levetta sono rappresentazioni irrealistiche di molecole; ignorano completamente ciò che i chimici sanno dalla meccanica quantistica sulla natura della materia a livello subatomico. Tuttavia, sono semplici, facili da disegnare e offrono una vasta gamma di approfondimenti sulla struttura molecolare e le proprietà in un modo che è facile da visualizzare e comprendere. Di conseguenza, i chimici continuano a utilizzare sia le formule strutturali che i modelli a sfera e levetta.
Trade-off
In definitiva, i modelli sono soggetti ad alcuni compromessi. Vuoi il maggior 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 avvengono semplicemente al fine di trasmettere informazioni dai fotorecettori nell'occhio alla corteccia visiva del cervello. Se si tenta di incorporare tutto ciò che accade effettivamente in un modello, diventa ingombrante e difficile da usare. Alla fine scopri che ti affidi in una certa misura a approssimazioni e quadri concettuali che rendono un processo facile da visualizzare ma non riflettono necessariamente la vera natura della realtà.