과학적 모델링, 직접 관찰하기 어려운 실제 현상의 물리적, 개념적 또는 수학적 표현의 생성. 과학적 모델은 실제 물체 또는 시스템의 동작을 설명하고 예측하는 데 사용되며 물리학 및 화학에서 생태학 및 지구 과학에 이르는 다양한 과학 분야에서 사용됩니다. 모델링은 현대 과학의 핵심 구성 요소이지만, 과학적 모델은 그것이 나타내는 물체와 시스템의 근사치이며 정확한 복제물은 아닙니다. 따라서 과학자들은 모델을 개선하고 개선하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다.
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과학 모델링의 목적은 다양합니다. DNA의 3 차원 이중 나선 모델과 같은 일부 모델은 주로 실험 데이터에서 생성되는 물체 또는 시스템을 시각화하는 데 사용됩니다. 다른 모델은 추상적이거나 가상적인 행동이나 현상을 설명하기위한 것입니다. 예를 들어, 일기 예보 또는 질병 전염병의 건강 결과를 예측하는 데 사용되는 예측 모델은 일반적으로 과거의 현상에 대한 지식과 데이터를 기반으로하며이 정보에 대한 수학적 분석에 의존하여 미래의 유사 사건을 예측합니다. 현상. 예측 모델은 지진, 쓰나미, 전염병 및 이와 유사한 대규모 재난의 경우와 같은 경고 시스템에서 잠재적 인 역할을하기 때문에 사회에 중요한 가치를 가지고 있습니다. 그러나 단일 예측 모델이 결과에 영향을 미칠 수있는 모든 변수를 설명 할 수 없기 때문에 과학자들은 예측 모델의 신뢰성을 훼손하고 잘못된 결론으로 이어질 수있는 가정을해야합니다.
과학의 한계 모델링은 일반적으로 모델이 완전한 표현이 아니라는 사실로 강조됩니다. 예를 들어, 보어 원자 모델은 원자의 구조를 설명합니다. 그러나 양자 이론을 통합 한 최초의 원자 모델이었고 전자 궤도의 기본 개념 모델로 사용되었지만 궤도를 도는 전자의 본질에 대한 정확한 설명은 아니 었습니다. 전자가 두 개 이상인 원자의 에너지 준위도 예측할 수 없었습니다.
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사실, 객체 또는 시스템을 완전히 이해하려면 각각 객체 또는 시스템의 일부를 나타내는 여러 모델이 필요합니다. 종합적으로 모델은 실제 객체 또는 시스템에 대한보다 완전한 표현 또는 적어도보다 완전한 이해를 제공 할 수 있습니다. 이것은 빛의 파동 모델과 빛의 입자 모델에 의해 설명되며, 이는 함께 빛이 파동과 입자 기능을 모두 보유하는 것으로 이해되는 파동 입자 이중성을 설명합니다. 파동 이론과 빛의 입자 이론은 오랫동안 서로 상충되는 것으로 간주되었습니다. 그러나 20 세기 초 입자가 파동처럼 행동한다는 사실을 깨달은이 이론에 대한 두 가지 모델은 양자 역학 분야에서 새로운 통찰력을 크게 촉진하는 단계 인 보완적인 것으로 인식되었습니다.
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과학 모델링을위한 수많은 응용 프로그램이 있습니다. 예를 들어 지구 과학에서 대기 및 해양 현상의 모델링은 일기 예보뿐만 아니라 지구 온난화에 대한 과학적 이해와도 관련이 있습니다. 후자의 경우 주목할만한 한 가지 모델은 인간 및 비인간에 의한 기후 변화를 시뮬레이션하는 데 사용되는 일반 순환 모델입니다. 지구 내 대류 및 지구의 이론적 운동과 같은 지질 학적 사건의 모델링은 화산과 지진 및 지구 표면의 진화에 대한 과학자들의 지식을 발전 시켰습니다. 생태학에서 모델링은 동물 및 식물 개체군과 유기체 간의 상호 작용 역학을 이해하는 데 사용할 수 있습니다. 생의학에서는 초파리와 선충류 선충 Caenorhabditis elegans와 같은 물리적 (물질) 모델을 사용하여 유전자와 단백질의 기능을 조사합니다. 마찬가지로 단백질의 3 차원 모델은 단백질 기능에 대한 통찰력을 얻고 약물 설계를 지원하는 데 사용됩니다. 과학 모델링은 도시 계획, 건설 및 생태계 복원에도 적용됩니다.
NOAA 쓰나미 연구 센터