Моделирование как метод теоретического осмысления мира. Концепция моделирования объектов

Тема 2: Моделирование как метод теоретического осмысления мира. Концепция моделирования объектов.

Очень часто обучение означает овладение уже известными моделями. В этом случае необходимо из готового набора правильно выбрать модель, адекватную задаче исследования. Но если изучается нечто абсолютно новое, то приходится создавать собственную нестандартную модель.

Глобальная идея модельности описания природы

Существует огромное множество форм отражения действительности: фотография, портрет, музыкальная пьеса, пейзаж, художественный текст, материальные модели и т.д. – всё это модели в широком смысле слова. Между ними есть существенное сходство: любая модель в той или иной степени специфически воспроизводит характерные признаки исходного оригинального объекта, который рассматривается как прообраз.

Компьютерные модели

Сейчас в научный обиход вошли компьютерные модели. Обратите внимание на то, что показанные модели простейшего атома водорода существенно отличатся многообразием конфигураций от упрощенной исторически сложившейся картинки в виде шарика и, тем более, от реального атома. Зачастую при работе с моделью кажется, что это и есть реальный объект. Но в действительности свойства модели и ее прообраза всегда существенно различаются, их отождествлять их нельзя.

Типы научных моделей

Модели в науке бывают самые разные, как это видно из этого и следующих слайдов. Обратите внимание на то, что все они созданы с помощью разного инструментария:

• Наглядные изображения или макеты различных предметов. Такие модели называют материальными
• Часто в качестве моделей используются словесные описания (описательные модели) и рисунки (наглядные модели).
• В некоторых случаях образ объекта создается с помощью аналогий (аналоговые модели).
• Математические уравнения, а также визуальные изображения решений уравнений (графики) являются адекватными образами процессов, поэтому их также можно признать специфическими моделями теоретических разделов таких наук как физика и математика.

Специфика моделей в естествознании

Каждая теория базируется на одной или нескольких моделях, так что можно сказать, что любая сформировавшаяся теория – это модель, подразумевающая определённые ограничения. Их называют областью или границами применимости модели и теории.  

В различных видах творческой деятельности очень ценится проявление индивидуальности личности. В науке подобное исключается.

Научная модель должна быть признана научным сообществом вне зависимости от персональных особенностей её авторов, то есть быть объективной. Говорят, что модель адекватна, если она полностью учитывает ситуацию моделирования и характерные признаки самого объекта, а также отвечает необходимой точности результатов моделирования.

Научная модель должна быть оснащена необходимым набором характеристик, которые хотя бы в принципе могут быть измерены. Характеристик должно быть ровно столько (не больше и не меньше), чтобы описать все особенности поведения тела в данных условиях. Например, если тело движется, то надо задать его скорость v(t) в определённой системе отсчёта или же описать особенности движения (напр., указать, что тело движется ускоренно).

Заметим, что задание характеристик модели выполняет двойную роль. С одной стороны, они описывают то, что связано с самим объектом:

 ▪ скорость указывает на то, что в данных условиях тело перемещается в пространстве.

С другой стороны, изменение характеристик модели говорит об изменениях в окружении объекта:

 ▪ если скорость переменна во времени, это означает, что на тело действуют внешние силы;

▪ если же скорость тела постоянна, мы делаем вывод о том, что все действующие силы уравновешены

Под математическим формализмом подразумевается установление связей между характеристиками модели, выраженных математическими формулами и уравнениями. Наиболее общие взаимосвязи носят названия законов.