科學模型

科學模型原圖鏈接來自 搜狐 的圖片

科學模型 是科學研究中對一類研究方法的通稱，使用數學公式、電腦模擬或簡單的圖示來表示一個簡化的自然界，透過分析這個模型，以期能夠進一步了解科學，包括說明、驗證假說、或分析資料。依據不同需求，科學模型可以藉由概念模型幫助我們了解現象，操作模型給出操作型定義，數學模型幫助量化，以及用圖象模型將抽象概念視覺化。

科學模型是許多領域重要且不可分割的一部分，並且每種科學領域都有其特定的科學模型。以約翰·馮·諾伊曼所說過的一段話為例：

... 科學本身從來都不曾試圖去解釋自然現象，甚至是連詮釋自然現象的企圖都不曾有過，反而僅僅是建立模型。所謂的模型，就是——在數學意義上——去建構觀察到的自然現象之間的數學關係。而此模型令人信服的唯一理由，就僅僅是因為它確實有用——能夠描述足夠廣泛的自然現象。

近年來科學建模越發受重視，例如在科學教育、科學哲學、系統理論與視覺化 (電腦圖學)。科學建模也有其相關的科學方法、技術與形而上學等議題。

目錄

目標和方法論

科學模型依其在科學方法中占據的位置，可以區分不同類型，包括概念模型和概念驗證模型、預測模型、推理模型、以及統計模型等等。許多時候，做實驗是有困難的，所以用概念模型或預測模型代替實驗，避免物理、法律、時間、經費等限制。模型是為了特定的目標而建，建模者根據自己的專業判斷，將不重要的細節排除、並將未驗證的資訊概括而入，最後達成目標。

同一個現象有時會有許多解釋力一樣好的模型，然而模型描述的原理卻不同，這個現象叫作殊途同歸（equifinality）。例如人們接受新產品的比率往往呈一S型曲線，這可能是因為每個人對新科技的接受度不同，少數人特別開放，少數人特別保守，大多數人介於中間；另一個可能是新科技的傳播取決於現有使用者的人數和其競爭優勢，因此使用者太少或太多都會降低其接受率，兩個模型都會產生一樣的曲線。如果模型之間在某些條件下會產生不同的預測，可能用實證研究判斷哪個模型正確。

另一方面，有些完全不同的現象背後的數學原理卻類似，可以用一樣的模型來描述，例如生物族群大小的振盪、心律不整、化學的B-Z反應、以及水龍頭滴水的速率都可以用霍普夫分岔來描述。在其著作《一種新科學》中，史蒂芬·沃爾夫勒姆主張大多數現象背後都有類似的簡單數學原理，因此推動科學進展的最有效方法是研究各種基本數學現象，例如細胞自動機。

視頻

科學模型 相關視頻

科學模型微課堂 一個簡單的科學模型，展示了毀林的後果和樹木的重要性