科学的建模

科学的建模，产生物理的，概念上的或难以直接观察到的真实现象的数学表示。科学模型用于解释和预测真实物体或系统的行为，并用于各种科学研究学科，范围从物理和化学来生态和地球科学．虽然建模是现代的核心组成部分科学在美国，科学模型充其量只是它们所代表的对象和系统的近似值，而不是精确的复制品。因此，科学家们一直在努力改进和完善模型。

科学建模的目的各不相同。有些模型，比如三维的双螺旋模型的DNA，主要用于可视化对象或系统，通常由实验数据创建。其他模型旨在描述一个抽象或假设行为或现象例如,预测模型，比如在天气预报或者预测疾病的健康结果流行，通常是基于过去现象的知识和数据，并依赖于对这些信息的数学分析来预测未来，假设类似现象的发生。预测模型对社会具有重要价值，因为它们在预警系统中的潜在作用，例如在地震，海啸，流行以及类似的大规模灾害。然而，由于没有一个单一的预测模型可以解释可能影响结果的所有变量，科学家必须做出假设，这可能会损害预测模型的可靠性，并导致不正确的结论。

科学建模的局限性被这样一个事实所强调，即模型通常不是完整的表示。的玻尔原子模型，例如，描述的结构原子．虽然这是第一个原子模型量子理论和作为一个基本的概念模型电子轨道，这并不是对电子轨道性质的准确描述。它也无法预测拥有一个以上电子的原子的能级。

事实上，在尝试完全理解一个对象或系统时，需要多个模型，每个模型代表对象或系统的一部分。总的来说，这些模型可能能够提供对真实对象或系统的更完整的表示，或者至少是更完整的理解。说明了这一点波浪模型光和光的粒子模型，它们一起描述了波粒二象性其中光被理解为同时具有波函数和粒子函数。光的波动理论和粒子理论长期以来被认为是彼此不一致的。然而，在20世纪初，随着认识到粒子的行为像波一样，这些理论的两个模型被认为是互补的，这是一个很大的进步促进领域的新见解量子力学．

科学建模有许多应用。例如，在地球科学，大气和海洋现象的建模不仅与天气预报有关，而且与科学认识有关全球变暖．在后一种情况下，一个值得注意的模型是一般环流模型，用于模拟人为和非人为诱发气候变化．地质事件的建模，如地球内部的对流和地球板块的理论运动，已经提高了科学家的知识火山地震和地球表面的演化。在生态学中，建模可以用来理解动物和植物人口和动力学生物体之间的相互作用。在生物医学科学中，物理(材料)模型，如果蝇苍蝇和线虫秀丽隐杆线虫，用于研究的功能基因和蛋白质．同样，蛋白质的三维模型也被用来深入了解蛋白质的功能，并协助研究药物设计。科学建模也应用于城市规划的建设和恢复生态系统．