מודל מדעי (Scientific Model) – מילון מונחים

למונח “מודל” יש כמה משמעויות. אנו נציג מונח זה כמילה נרדפת למונח “תאוריה”.

משתמשים במונח “מודל” כדי לייצג “ישות” מדעית מופשטת כגון: אור, אטום, גרעין, כבידה.

מודל הוא אוסף של הנחות יסודיות לגבי ה”ישות” שאותה הוא מייצג.

למודל שני תפקידים:

1. התפקיד הראשוני של מודל הוא לאפשר הסבר של התופעות המוכרות. “הסבר מדעי” הוא הליך שבו נסמכים על הנחות המודל (או על מסקנות הנובעות מהן), ובאמצעות צעדים מתמטיים, מילוליים או אחרים, התקפים מבחינה לוגית, מראים שמתקיים הדבר שאותו רוצים להסביר. כך למשל, ממודל של האור נדרש כי אפשר יהיה להסביר באמצעותו את חוקי החזרת האור.
2. התפקיד השני של המודל הוא לאפשר לנבא תופעות או תכונות שעדיין אינן ידועות.

מודל מדעי נחשב ל”אלגנטי” מבחינה מדעית אם הוא כולל מעט הנחות בסיסיות, שבעזרתן אפשר להסביר מגוון רחב של תופעות.

מודל מבנה החומר של היוונים הקדמונים, שעל-פיו כל חומר מורכב מארבע יסודות: אדמה, מים, אוויר ואש אכן כולל אמנם מספר קטן של הנחות, אך הוא אינו מהווה מודל במובן המודרני של המילה, כי אי אפשר להסביר או לנבא באמצעותו תופעות.

דוגמה ליכולת הניבוי של מודל מדעי: במאה התשע-עשרה היו ידועים שבעה כוכבי לכת (מבין התשעה הידועים כיום): חמה, נוגה, ארץ, מאדים, שבתאי צדק ואורנוס. מסלול של כל כוכב לכת חושב בעזרת מודל הכבידה של ניוטון, כאשר נלקחו בחשבון הכוחות שמפעילים עליו השמש וכוכבי הלכת האחרים. התקבלה התאמה מצוינת בין המסלולים המחושבים של שישה מבין כוכבי לכת לבין המסלולים שנצפו. רק לגבי כוכב הלכת אורנוס היה פער בין המסלול המחושב לבין המסלול הנצפה (פער שאי אפשר היה להסביר באמצעות אי דיוק במדידה). שני אסטרונומים, האנגלי ג’ון אדמס (J. Adams) והצרפתי אורבן לבריה (U. Leverrier) הגיעו באופן בלתי תלוי זה מזה למסקנה שקיים כוכב לכת נוסף, רחוק יותר מן השמש, אשר מפעיל כוח כבידה על אורנוס ומשפיע על מסלולו. הם טענו שכיוון שכוח זה לא נלקח בחשבון – לא התקבלה התאמה בין התיאוריה לתצפיות. כל אחד מהם חישב את מסתו ואת מסלולו של כוכב לכת זה, כך שהכנסת השפעתו לחישובים תסגור את הפער בין תוצאות החישובים הקודמים לבין התצפיות. על סמך חישוביהם אכן נתגלה כוכב לכת שמיני – נפטון בדיוק במקום שהם חזו. זהו כוכב לכת שנתגלה תחילה “על הנייר” באמצעות מודל הכבידה ורק לאחר מכן בשמים.

כאשר ניבויים של מודל מתגשמים, הדבר מאשש את המודל, אולם לעולם אי אפשר להוכיח נכונות של מודל. מודל מדעי אינו ניתן, עקרונית, להוכחה, כי לעולם לא נוכל להיות בטוחים שאין מודל אחר, מקיף יותר. לעומת זאת מודל מדעי ניתן להפרכה – כאשר קיימת סתירה מהותית בין ניבויים שעולים- ממנו לבין המציאות.