科学的建模

科学的建模,一代的物理概念,或数学表示的一种真实的现象,很难直接观察。科学模型来解释和预测行为的对象或系统和用于各种学科,从物理和化学来生态和地球科学。虽然建模是现代科学的一个核心组成部分,科学模型的近似的对象和系统,他们represent-they不是确切副本。因此,科学家们不断努力改善和优化模型。

科学建模的目的各不相同。一些模型,如三维双螺旋模型DNA,主要用来可视化对象或系统,从实验数据通常被创建。其他模型旨在描述一个抽象的或假设的行为或现象。例如,预测模型,如用于天气预报或预测疾病的健康结果流行,通常是基于知识和数据从过去的现象,依靠这些信息来预测未来的数学分析,假设出现类似的现象。预测模型将对社会有意义的价值,因为他们在预警系统的潜在作用,如的情况地震,海啸、流行病和类似的大规模的灾害。然而,因为没有一个单一的预测模型可以解释所有的变量可能会影响结果,科学家必须做出假设,可以妥协的可靠性预测模型并导致错误结论。

强调科学建模的局限性,模型通常是不完整的表示。的波尔原子模型例如,描述的结构原子。但它是第一个原子模型将量子理论和作为一个基本的概念模型电子轨道,这不是一个准确的描述轨道电子的性质。也不是能够预测能级与多个电子的原子。

事实上,在试图完全理解一个对象或系统,多个模型,每个代表一个对象或系统的一部分,是必要的。集体模型可以提供一个更完整的表达,或者至少一个更完整的理解,真正的对象或系统。这是说明的波模型光和光的粒子模型,描述了波粒二象性,据悉,光具有波和粒子的功能。光的波动理论和粒子理论长期被认为是与彼此格格不入。在20世纪早期,意识到粒子像波浪,这些理论的两个模型被公认为互补,此举大大促进领域的新见解量子力学。

有许多应用科学建模。例如,在地球科学、建模的大气和海洋现象不仅是有关天气预报也科学的理解全球变暖。在后一种情况下,一个模型的注意环流模型,用于模拟人类——non-human-induced气候变化。建模的地质事件,如在地球和对流理论地球的板块运动,拥有先进的科学家们的知识火山和地震和地球表面的进化。在生态学、建模可以理解动物和植物人口和生物体之间的相互作用的动力学。在生物医学科学,物理(材料)模型,如果蝇果蝇和线虫秀丽隐杆线虫,用于调查的功能基因和蛋白质。同样,三维模型的蛋白质被用来洞察蛋白质功能和协助药物设计。科学建模也有应用城市规划,建设和恢复生态系统。