Um modelo é uma descrição do fenômeno natural que os cientistas podem usar para fazer previsões. Um bom modelo é tão preciso quanto possível e tão simples quanto possível, o que o torna não apenas poderoso, mas também fácil de entender. No entanto, não importa quão bom eles sejam, os modelos quase sempre terão limitações.

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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 incorpora variações de distância por causa de cadeias de montanhas, vales e outras características topológicas que o viajante deve percorrer. Incorporar esses detalhes adicionais tornaria o modelo complexo demais para facilitar o uso. Como os modelos devem ser simples o suficiente para que você possa usá-los para fazer previsões, eles muitas vezes deixam de fora alguns dos detalhes.

A maioria são aproximações

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 daquelas que você realmente observa - próximas, mas sem bater. Na mecânica quântica, por exemplo, não há soluções exatas para a equação de Schrodinger para os 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 são aproximações, no entanto.

Simplicidade

Às vezes, um modelo pode se tornar mais preciso, mas à custa da simplicidade. Em casos como esses, o modelo mais simples pode, na verdade, ser superior, porque dá a você 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 riqueza de insights sobre estrutura molecular e propriedades de uma maneira que seja fácil de visualizar e entender. Conseqüentemente, os químicos continuam a usar tanto fórmulas estruturais quanto modelos ball-and-stick.

Trade-Offs

Em última análise, os modelos estão sujeitos a alguns trade-offs. Você quer o máximo de poder preditivo possível. Ao mesmo tempo, você também quer que o modelo seja o mais simples possível. A natureza é indiferente à necessidade humana de simplicidade e facilidade de compreensão, no entanto, e muitos fenômenos naturais são complexos. Pense, por exemplo, sobre a cadeia de processos bioquímicos que ocorrem apenas para transmitir informações dos fotorreceptores do olho para o córtex visual do cérebro. Se você tentar incorporar tudo o que realmente acontece em um modelo, ele se torna pesado e difícil de usar. No final, você acha que depende, em algum grau, de aproximações e estruturas conceituais que facilitam a visualização de um processo, mas não refletem necessariamente a verdadeira natureza da realidade.