تعريف النماذج العلمية النماذج ذات أهمية مركزية في العديد من السياقات العلمية فمركزية النماذج مثل النماذج التضخمية في علم الكونيات ونماذج الدوران العام للمناخ العالم ي ونموذج الحلزون المزدوج للحمض النووي والنماذج التطورية في علم الأحياء والنماذج القائمة على العوامل في العلوم الاجتماعية ونماذج التوازن العام للأسواق في المجالات الخاصة بهم. في العلم النموذج هو تمثيل لفكرة أو كائن أو حتى عملية أو نظام يُستخدم لوصف وشرح الظواهر التي لا يمكن تجربتها بشكل مباشر وتعد النماذج أساسية لما يفعله العلماء سواء في أبحاثهم أو عند توصيل تفسيراتهم والنماذج هي طريقة ذهنية بصرية لربط النظرية بالتجربة وهي توجه البحث من خلال كونها تمثيلات مبسطة لواقع متخيل يتيح تطوير التنبؤات واختبارها بالتجربة. لماذا يستخدم العلماء النماذج؟ للنماذج مجموعة متنوعة من الاستخدامات من توفير طريقة لشرح البيانات المعقدة إلى تقديمها كفرضية وقد يكون هناك أكثر من نموذج اقترحه العلماء لشرح أو التنبؤ بما قد يحدث في ظروف معينة وغالباً ما يجادل العلماء حول "صحة" نموذجهم وفي هذه العملية سيتطور النموذج أو يتم رفضه وبالتالي تعتبر النماذج أساسية في عملية بناء المعرفة في العلوم وتوضح كيف أن المعرفة العلمية مؤقتة.
وفي العام 2013 قرأت مقالة علمية تتحدث عن تصوير كمومي لذرة الهيدروجين كان قريباً جداً من نموذج بور لها. نموذج بور تصوير كمومي مثال أخر على النماذج العلمية, هو النموذج القياسي للجسيمات والقوى الأساسية – والذي يحتوي على تفصيلات علمية أكثر مما يحتملها هذا المقال. بني هذا النموذج في العام 1974 كي يكون متوافقاً مع نظرية النسبية وميكانيكا الكم. ويؤكد التاريخ كثيراً من التجارب التي زادت من مصداقيته اكثراً فأكثر. إحدى الجسميات التي يفترضها هذا النموذج هي الكواركات quarks والتي تعد المكونات المفترضة لنواة الذرة والتي لم يتم دراستها مطلقاً بشكل منفصل (بشكل حر) وهذا هو ما يتنبئ به النموذج في الواقع (أن لا تكون هذه الجسيمات حرة). النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ونموذج الإله الذي يقود عربة الشمس لعل الكواركات والإلكترونات ليست حقيقة, رغم أنها جزء من النموذج القياسي الناجح جداً لفيزياء الجسيمات. لا يمكننا الحكم في ذلك بشكل مطلق. ولكن يمكننا القول, وبشكل أريحي, أن جزءاً من عناصر النماذج الأقدم مثل الأثير ليست جزءاً من العالم الحقيقي, لأنها لا تتطابق لا مع المشاهدات ولا مع التنبؤات ولا مع أي قياس رياضي أجريناه ولفشل تلك النماذج القديمة ضمن مفاهيم العلوم المعاصرة الشائعة.
مقدمة للنمذجة العلمية العلم بشكل عام لا يقوقع نفسه بالقيام بالمشاهدات فحسب, بل يتعدى ذلك ويصبح من شأنه بناء وتطوير نماذج لوصف وتنبُئ هذه المشاهدات. والنمذجة العلمية هي تلك العملية التي تعنى ببناء تعابير رياضية أو مفهومية أو فيزيائية لظواهر مفترضة يصعب مشاهدتها بشكل مباشر. والنماذج العلمية تستخدم لوصف أو تنبؤ سلوك نظم أو كيانات معينة. والأمثلة على النمذجة العلمية كثيرة, بل ربما تعد النماذج العلمية لدى بعض الفلاسفة كوحدات بناء للعلم. ولا يسعني إلا أن أذكر أحد أكثر النماذج العلمية شهرة وهو نموذج بور للذرة الذي إقترح أن ذرة الهيدروجين (بوصف الهيدروجين أحد أكثر العناصر الكيميائية بساطة وكثرة) يتكون من نواة مركزية موجبة تدور حولها الإلكترونات السالبة الشحنة. وضع نموذج بور للذرة من قبل العالم بور في العام 1913. وعلى الرغم من أنه لم يتمكن في ذلك الوقت من المشاهدة المباشرة لذرة الهيدروجين إلا انه بنى نموذجه بشكل كامل من حسابات ومعادلات رياضية بالإضافة الى تجارب أجراها. ولا يزال الى اليوم يعد نموذج بور للذرة نموذجاً ناجحاً ويتم تدريسه وإستخدامه لوصف وتنبؤ الكثير من سلوكيات الذرة. كإصدار الفوتونات مثلاً وبنيت على نموذج بور الأجهزة الطبية المستخدمة في التصوير الإشعاعي XRAY والتي تستخدم اليوم وبكثرة وبنجاح في معظم مستشفيات العالم.
نماذج بهدف توفير الوقت والجهد وإنقاذ الأرواح في بعض الحالات يمكن اعتبارها أكثر أمانًا وأقل تكلفة مقارنة بالتجريب والخطوات العملية أو توفير الجسم الأصلي ، وبهذا ذكرنا أنواع النماذج العلمية المستخدمة في المدارس ، التعليم وما إلى ذلك ، والتي يتم تمثيلها في ثلاثة نماذج رئيسية هي: النماذج المادية ، والنماذج الفكرية ، ونماذج الكمبيوتر..
باختصار، هذه هي النظريّة العلمية خليطٌ مدهشٌ من الممارسة العلمية المنضبطة والمرونة في التفكير، والعلم هو طريقةٌ للتّحقق باستمرار من صحة منطقنا أينما ذهبنا، لذا راقب، واستنتج ثم اختبر. تذكر أنّ افتراضاتك قد تتحول إلى أخطاء وقد تعمل ضدك، إن أردت أن تعرف الحقيقة العلمية فكن حذرا من أيّ شيء قد يقلل من دقّة نتائجك، خصوصًا أنت. Source ترجمة: ندى ياغي. مراجعة: قتيبة عثمان. تدقيق لغوي: صهيب الكلاليب.
من الجهة الأخرى, حين تكذب البيانات بشدة تبؤات نموذج ما أو تخطئه, فعناصر النموذج التي تم إخضاعها للتجارب, يجب أن ترفض لأنه من غير المحتمل أنها تمثل الواقع الموضوعي. دعنا نطبق إذاً نفس سير التفكير على الإله. فحين نثبت أن نموذجاً معيناً للإله يفشل في الإتفاق مع البيانات, فلن يكون الناس عقلانيين فعلاً بإستخدامهم نموذجا كهذا كتبربر لفعاليتهم الدينية والشخصية. وفي حين يظل ممكناً أن يوجد إله, ولكنه لا يتفق مع النموذج المقدم وربما ليس له أي تأثير على أي شيء, ولا معنى يبقى لعبادته.