Seleccionar modelos apropiados en ciencia

Modelos científicos

¿Alguna vez has visto en la televisión simulaciones por computadora de la explosión de una estrella o planetas con vida habitable? Estos son modelos visuales que se utilizan para enseñarnos cómo funcionan ciertos eventos en la naturaleza. En este ejemplo, estas simulaciones también son modelos de computadora , que usan el conocimiento actual para simular eventos futuros usando código matemático de computadora. Los modelos climáticos que simulan el clima futuro de la Tierra o incluso el pasado lejano son otro ejemplo de un modelo informático.

Los modelos científicos también pueden existir como diagramas que muestran la circulación de la atmósfera, o como un modelo físico real, como el sistema solar que un maestro podría usar en un aula. Los científicos del laboratorio utilizan estos mismos tipos de modelos para explicar conceptos complejos en términos más simples a otros colegas.

Ejemplo de la Tierra

La función principal de un modelo científico es transmitir una idea básica que puede ser menos comprendida y luego tratar de explicarla más claramente con un mecanismo o proceso físico conocido. Un modelo científico también debe poder predecir eventos futuros. Se prueban con datos reales y, una vez que son capaces de producir resultados fiables, las predicciones son aceptadas por la comunidad científica.

Modelos alternativos

El debate sobre si los seres humanos han estado afectando el clima sale a la luz entre el público principalmente porque los científicos han estado utilizando más de un modelo climático. Mediante el uso de modelos alternativos y teniendo en cuenta muchos aspectos del clima, los científicos pueden inspeccionar si un determinado fenómeno que están probando es lo suficientemente confiable como para hacer predicciones.

Una vez que un modelo en particular no ha logrado explicar un concepto físico, ese modelo se descarta y se mantiene el modelo alternativo que mejor se ajusta al fenómeno. Además, muchas veces los mecanismos que se prueban en estos modelos descartados se incorporan al nuevo modelo con el fin de mejorar la simulación por computadora.

Veremos en la siguiente sección un ejemplo de cómo funciona esto con modelos climáticos y cómo los científicos seleccionan modelos más apropiados para su investigación.

Modelos climáticos

Los científicos han propuesto muchos mecanismos que contribuyen a los cambios en el clima. Se han propuesto cambios naturales, como la actividad solar o erupciones volcánicas, así como cambios inducidos por el hombre, como concentraciones crecientes de dióxido de carbono contenido en la atmósfera. En este contexto, el dióxido de carbono es producido por las emisiones de combustibles fósiles y puede atrapar el calor en nuestra atmósfera, elevando así las temperaturas de la superficie.

Los científicos pueden probar estas posibilidades. Al permitir que un modelo en particular vea qué tan bien la actividad solar influye en este aumento de temperatura, este aspecto del modelo se enciende y el resto se apaga, como el dióxido de carbono producido por humanos. Esto se logra en el propio código informático.

Los resultados de este experimento se comparan luego con el aumento real de temperatura que vemos a partir de datos reales. En el siguiente experimento, se apaga la actividad solar y se enciende el dióxido de carbono. Los resultados se comparan una vez más con datos reales.

La serie temporal de la temperatura global a partir de los datos.

Para comparar correctamente estos dos experimentos, es necesario aplicar pruebas estadísticas, como una correlación simple . La correlación es una cantidad que mide la interdependencia de dos variables. También puede ver mediante una inspección visual qué tan bien se comparan los dos experimentos con los datos reales.

En este ejemplo, los modelos que incorporan el cambio climático inducido por el hombre, como el dióxido de carbono, son más exitosos para explicar el reciente aumento de la temperatura de la Tierra. Este es solo un ejemplo de cómo los científicos seleccionan el modelo científico más apropiado.

Sin embargo, este modelo en particular que se seleccione cambiará a medida que se hagan más descubrimientos en la ciencia y se incluyan más procesos físicos que no se han considerado antes, como los efectos de las nubes en el clima. Aunque los modelos que incluyen el cambio climático inducido por el hombre son mejores para simular el cambio de temperatura de la Tierra, todavía existen limitaciones.

Estas limitaciones son tales que todavía no comprendemos completamente cómo las nubes afectan el clima y sus reacciones , o los resultados de cómo el clima responde a los cambios en las nubes. En otras palabras, si calienta o enfría la atmósfera, o ambos, considerando la ubicación y el tipo de nubes.

Resumen de la lección

Los científicos utilizan los modelos científicos para estudiar un fenómeno en particular, de modo que se pueda entender más fácilmente. Pueden tomar la forma de modelos visuales o de computadora , como un modelo climático utilizado por los científicos para estudiar los cambios en el clima de la Tierra.

Los científicos usan estos modelos con el objetivo de probar una hipótesis y determinar si ese modelo es lo suficientemente exitoso como para explicar el concepto físico que están proponiendo. Los procesos conocidos se incorporan a estos modelos.

A medida que los modelos científicos cambian y mejoran, se crean modelos alternativos . Estos modelos utilizan diferentes mecanismos para probar mejor un concepto físico o predecir un evento determinado, como la evolución de la temperatura de la Tierra.

Para probar si un modelo es más apropiado que el otro, los resultados se comparan con datos reales, ya sea inspeccionando los resultados visualmente o usando estadísticas. A continuación, se selecciona el modelo que tiene un mejor rendimiento y se descarta el otro. Sin embargo, existen limitaciones en los modelos climáticos, por ejemplo, ya que por el momento no consideran la respuesta completa de las nubes sobre el clima.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador