Un modelo científico es una forma abstracta, conceptual, gráfica o visual en la que se puede representar la realidad. Utilizando un modelo científico se pueden representar fenómenos, procesos y sistemas, con el objetivo de explicarlos, analizarlos, describirlos y simularlos.
La construcción de modelos es un paso importante en el proceso de obtención de conocimientos científicos, y para ello se recurre a disciplinas como la metodología, la filosofía de la ciencia o la teoría general de sistemas. Construir un modelo científico implica el establecimiento de varias hipótesis, de forma que el estudio en cuestión quede bien representado en el modelo, que debe ser lo más sencillo y manipulable posible.
Para conocer aspectos y fenómenos de la realidad, se comienza haciendo idealizaciones, o sea, construyendo modelos de ella. Esto es posible, atribuyendo a lo percibido como real, ciertas propiedades que no modifican demasiado a la realidad. Para eso, es necesario suprimir algunos detalles, pero tener en cuenta otros que permiten establecer una percepción de la realidad, aunque no sea exactamente la propia realidad.
No debe confundirse el modelo científico con la teoría. La teoría es un sistema compuesto por una o varias hipótesis, un conjunto de cuestiones que explican y determinadas reglas mediante las que es posible sacar conclusiones de las hipótesis. Para explicar una teoría, se puede utilizar uno o varios modelos científicos.
- Ver además: Avances científicos
Partes de un modelo científico
Las partes de un modelo científico son:
- Los datos de entrada (input) y los de salida (output). Para construir un modelo científico se definen un conjunto de datos de entrada. Luego de una interpretación de los efectos de las condiciones iniciales sobre estos datos, se genera una salida.
- Estructura interna. La estructura interna de un modelo determina la relación entre el input y el output. Si a un input corresponde el mismo output, el modelo es determinista, en cambio, si a un input corresponden diferentes outputs, el modelo es no determinista. La estructura interna de un modelo depende del tipo de modelo.
Tipos de modelos científicos
Los modelos científicos se pueden clasificar de la siguiente manera:
- Modelos físicos. Son copias o representaciones tridimensionales y tangibles, hechas a escala (mayor o menor) de algún objeto o algún material de interés científico, para permitir su observación y comprensión desde distintas perspectivas. A este tipo de modelos pertenecen, por ejemplo, los prototipos y las maquetas.
- Modelos gráficos. Son representaciones gráficas o visuales de conjuntos de datos. Se emplean recursos gráficos (símbolos, vectores, líneas o diseños) para permitir una mejor comprensión de las relaciones y correlaciones entre los datos. Por ejemplo, el diseño de gráficos de barras o de torta para expresar resultados estadísticos.
- Modelos matemáticos. Son representaciones numéricas o algebraicas que permiten construir fórmulas y expresiones matemáticas para expresar las relaciones presentes en el mundo real. Pueden ser:
- Modelos deterministas. Son modelos en los que se conocen los datos y los fenómenos. Además, las fórmulas pueden representar de manera bastante precisa los resultados, siempre acotando el fenómeno a los límites que permite la observación. Por ejemplo: La Ley de Gravitación Universal, de Newton.
- Modelos estocásticos. Son modelos en los que no se conocen los datos y los fenómenos. El resultado es de carácter probabilístico y tiene cierta incertidumbre. Por ejemplo: La Relación de Incertidumbre, de Heisenberg.
- Modelos numéricos. Son modelos en los que se utiliza un conjunto de números para representar las condiciones iniciales y la realidad de lo que se quiere estudiar. Se obtienen resultados numéricos que representan la evolución de las condiciones iniciales. Este tipo de modelos se utiliza para hacer simulaciones computacionales. Por ejemplo: el Método de Montecarlo.
- Modelos análogos o analógicos. Son representaciones de fenómenos de interés científico a través de analogías, que establecen comparaciones o relaciones entre distintas cosas. Un ejemplo de ello son los modelos de placas tectónicas empleados para enseñar sismología, que consisten en cajones de arena comprimida acoplados a motores que inducen el movimiento y permiten modelar los pliegues tectónicos y la orogénesis.
- Modelos conceptuales. Son representaciones que utilizan conceptos que están relacionados. Estos modelos implican un alto nivel de abstracción, por lo que se utilizan aspectos semánticos o conceptuales que se consideran importantes para lo que se quiere representar. Un ejemplo de ello lo constituyen los distintos modelos atómicos que se propusieron en las teorías a lo largo de la historia.
Ejemplos de modelos científicos
Algunos ejemplos de modelos científicos son:
- El modelo de Calotte. Es un modelo tridimensional que se usa para representar átomos y moléculas. Los átomos se representan como esferas de distintos colores. Los radios de las esferas son proporcionales a los radios atómicos, y las distancias entre los centros de cada esfera son proporcionales a las distancias entre los núcleos atómicos.
- El líquido de Luttinger. Es un modelo teórico para describir el comportamiento de los electrones (u otras partículas similares) en un conductor unidimensional (como nanotubos de carbono), y se creó debido a que el líquido de Fermi no funciona en una sola dimensión. Este modelo se propuso en 1950 y consiste en un modelo matemático complejo.
- El modelo DART. Es un modelo de transporte radiativo en tres dimensiones, cuyo nombre se corresponde con las siglas en inglés: Discrete Anisotropic Radiative Transfer (Transferencia Radiativa Anisotrópica Discreta). Se lleva a cabo mediante un software gratuito para actividades científicas, desarrollado desde 1992 y patentado en 2003.
- El modelo de lluvia de formación planetaria. Es un modelo conceptual usado por la ciencia planetaria para describir la primera etapa de diferenciación planetaria y formación de núcleos planetarios. Según este modelo, todo cuerpo planetario se compone de una mezcla de níquel y hierro que, sometidos a temperaturas altas, se funden formando una emulsión inmiscible. Esto permite que la gravedad ocasione una “lluvia” de metal dentro del planeta, y forme su núcleo. Con este modelo (y la teoría que lo acompaña) se puede explicar la formación de todos los planetas conocidos.
- El modelo del queso suizo. Es un modelo conceptual y analógico muy empleado en los análisis de riesgos y gestión de riesgos. Fue propuesto por James T. Reason. Este modelo intenta explicar la causalidad de los accidentes aéreos, marítimos o sanitarios a través de una analogía con el queso suizo, cuyos grandes agujeros quedan en niveles dispares cuando se lo corta en rebanadas. En este modelo, las defensas que tiene una organización para evitar el fracaso se representan como las rebanadas del queso, y los agujeros del queso representan las debilidades de las partes individuales. Cuando se alinean dos o más agujeros ocurre un fallo, lo que aumenta la probabilidad de que ocurra un accidente.
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Referencias
- “Teoría” En: es.wikipedia.org Disponible en: https://es.wikipedia.org Consultado: 31 de octubre de 2022.
- “Modelo científico” En: es.wikipedia.org Disponible en: https://es.wikipedia.org Consultado: 29 de octubre de 2022.
- “Modelos moleculares: jugando como niños con la química” En: /www.quimitube.com Disponible en: https://www.quimitube.com Consultado: 29 de octubre de 2022.
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