تعريف النموذج العلمي
النموذج العلمي هو تمثيل مادي أو مفاهيمي أو رياضي للبيانات لظاهرة حقيقية يصعب ملاحظتها مباشرة. وتشرح هذه التمثيلات كيفية عمل الأشياء مع نماذج مختلفة. حيث تُستخدم النماذج العلمية في مجموعة متنوعة من التخصصات العلمية، كالكيمياء والفيزياء وعلوم الأرض و علم البيئة . وتقوم بشرح والتنبؤ بسلوك الأشياء أو الأنظمة الحقيقية.
يمكن أن يكون النموذج العلمي رسمًا بيانيًا أو صورة، أو نموذجًا ماديًا، أو برنامج كمبيوتر، أو مجموعة من الرياضيات المعقدة التي تصف الموق، ولا زال العلماء يعملون على تحسين هذه النماذج وصقلها، للوصول إلى نسخ تقريبية أفضل للأشياء والأنظمة التي تمثّلها.
الهدف من استخدام النموذج العلمي
هناك مجموعة متنوعة من الاستخدامات للنماذج، من توفير طريقة لشرح البيانات المعقدة إلى تقديمها كفرضية، وفي بعض الأحيان يقوم العلماء باقتراح أكثر من نموذج لشرح أو التنبؤ بما قد يحدث في ظروف معينة، ويجادلون حول صحة نموذجهم، حيث يتم تطوير النموذج أو رفضه، لذا، تعتبر النماذج أساسية في عملية بناء المعرفة .
ومن الأمثلة على اختلاف الغرض من النمذجة العلمية، أن بعض النماذج العلمية تستخدم لتصور كائن أو نظام، وغالبًا ما يتم إنشاؤها من البيانات التجريبية. مثل نموذج الحلزون المزدوج ثلاثي الأبعاد للحمض النووي، وتهدف بعض النماذج الأخرى إلى وصف سلوك أو ظاهرة مجردة أو افتراضية. على سبيل المثال، النماذج التنبؤية.
ومن أمثلة النماذج التنبؤية تلك المستخدمة في توقع النتائج الصحية لأوبئة الأمراض، والتي تعتمد بشكل عام على المعرفة والبيانات الخاصة بالظواهر من الماضي وتعتمد على التحليلات الرياضية لهذه المعلومات للتنبؤ بالوقائع المستقبلية الافتراضية لما شابه ذلك.
ويبدأ العلماء بناء نموذج بكمية صغيرة من البيانات ويبنون تمثيلًا أفضل وأفضل للظواهر التي يشرحونها أو يستخدمونها للتنبؤ مع مرور الوقت، ومن المرجح أن تكون العديد من النماذج رياضية ويتم تشغيلها على أجهزة الكمبيوتر، بدلاً من أن تكون تمثيلاً مرئيًا.
أمثلة على استخدام النماذج العلمية للتنبؤ
تستخدم النماذج العلمية للتنبؤ في بعض الحالات، حيث يتم تطوير هذه النماذج من قبل العلماء لمحاولة التنبؤ بالأشياء. ومن أمثلة ذلك، النماذج المناخية وتغيّر المناخ ، فنحن لا نعرف التأثير الكامل الذي يحدثونه البشر على الكوكب، لكننا نعرف الكثير عن دورات الكربون ودورات المياه والطقس. وباستخدام هذه المعلومات وفهم كيفية تفاعل هذه الدورات، يحاول العلماء معرفة ما قد يحدث.
تعتمد النماذج على عمل العلماء لجمع بيانات الجودة لإدخالها في النماذج. كذلك يمكن استخدام النماذج عندما تكون التجارب الميدانية باهظة الثمن أو خطيرة للغاية، مثل النماذج المستخدمة للتنبؤ بكيفية انتشار الحريق في أنفاق الطرق وكيفية نشوب حريق في المبنى.
وللنماذج التنبؤية قيمة كبيرة للمجتمع بسبب دورها المحتمل في أنظمة الإنذار، كما هو الحال في حالة الزلازل والتسونامي والأوبئة وما شابه ذلك من الكوارث واسعة النطاق.
