Ideal and material models — مدل‌های آرمانی و مادی

ابهام در اصطلاح «مدل»، تعداد بسیار زیاد انواع مدل‌سازی و توسعه سریع آن‌ها، در حال حاضر ساختن یک طبقه‌بندی منطقاً کامل و رضایت‌بخش از مدل‌ها را دشوار می‌سازد. هر طبقه‌بندی از این دست به دلیل انعکاس دیدگاه ذهنی نویسندگان از یک سو، و محدودیت دانش آن‌ها در تعداد محدودی از حوزه‌های شناخت علمی از سوی دیگر، امری نسبی است.

این طبقه‌بندی باید به عنوان تلاشی برای ساختن ابزار یا مدلی برای بررسی ویژگی‌ها و مشخصه‌های خود فرآیند مدل‌سازی در نظر گرفته شود. مدل‌سازی به روش‌های شناخت عمومی علمی تعلق دارد. استفاده از مدل‌سازی در سطوح تجربی و نظری پژوهش منجر به تقسیم مشروط مدل‌ها به مادی و آرمانی می‌شود.

مدل‌سازی مادی نوعی مدل‌سازی است که در آن مطالعه شیء با استفاده از معادل مادی آن انجام می‌شود؛ معادلی که ویژگی‌های اصلی فیزیکی، هندسی، دینامیکی و کارکردی آن شیء را بازتولید می‌کند. گونه‌های اصلی مدل‌سازی مادی، طبیعی (ناتورنه) و قیاسی هستند. هر دو نوع مدل‌سازی بر خواص تشابه هندسی یا فیزیکی استوارند.

مدل‌سازی آرمانی از مدل‌سازی مادی از این جهت متمایز است که نه بر تشابه مادی شیء و مدل، بلکه بر تشابه آرمانی و ذهنی استوار است و همواره ماهیتی نظری دارد. مدل‌سازی آرمانی نسبت به مادی اولیه است. ابتدا مدل آرمانی در ذهن انسان شکل می‌گیرد و سپس بر اساس آن مدل مادی ساخته می‌شود.

مدل‌سازی مادی

گونه‌های اصلی مدل‌سازی مادی، طبیعی (ناتورنه) و قیاسی هستند. هر دو نوع مدل‌سازی بر خواص تشابه هندسی یا فیزیکی استوارند. دو شکل هندسی مشابه هستند اگر نسبت تمام طول‌ها و زوایای متناظر یکسان باشد. اگر ضریب تشابه — مقیاس — معلوم باشد، با ضرب ساده ابعاد یک شکل در مقدار مقیاس، ابعاد شکل هندسی مشابه دیگری تعیین می‌شود. دو پدیده از نظر فیزیکی مشابه هستند اگر بتوان با داشتن مشخصه‌های یکی، مشخصه‌های دیگری را از طریق تبدیل ساده — که مشابه گذار از یک دستگاه واحد اندازه‌گیری به دستگاه دیگر است — به دست آورد. مطالعه شرایط تشابه پدیده‌ها موضوع نظریه تشابه است.

مدل‌سازی طبیعی (ناتورنه) نوعی مدل‌سازی است که در آن معادل مادی بزرگ‌شده یا کوچک‌شده‌ای با شیء واقعی متناظر می‌شود؛ معادلی که امکان مطالعه (معمولاً در شرایط آزمایشگاهی) را از طریق انتقال بعدی ویژگی‌های فرآیندها و پدیده‌های مورد مطالعه از مدل به شیء بر اساس نظریه تشابه فراهم می‌آورد.

مدل‌سازی قیاسی نوعی مدل‌سازی است که بر تشابه فرآیندها و پدیده‌هایی استوار است که ماهیت فیزیکی متفاوت دارند اما به صورت یکسانی از نظر صوری (با روابط ریاضی، طرح‌های منطقی و ساختاری یکسان) توصیف می‌شوند. پایه مدل‌سازی قیاسی تطابق توصیف‌های ریاضی اشیاء مختلف است.

مدل‌های فیزیکی و قیاسی بازتاب مادی شیء واقعی هستند و از طریق ویژگی‌های هندسی، فیزیکی و سایر مشخصه‌هایشان با آن پیوند نزدیکی دارند. در واقع فرآیند مطالعه مدل‌های این نوع به انجام مجموعه‌ای از آزمایش‌های طبیعی خلاصه می‌شود که در آن‌ها به جای شیء واقعی از مدل فیزیکی یا قیاسی آن استفاده می‌شود.

مدل‌سازی آرمانی

مدل‌سازی آرمانی به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود: شهودی و علمی.

مدل‌سازی شهودی نوعی مدل‌سازی است که بر تصور شهودی (غیر مستدل از منظر منطق صوری) درباره شیء پژوهش استوار است؛ تصوری که قابل صورت‌بندی نیست یا نیازی به آن ندارد. به عنوان روشن‌ترین نمونه از مدل شهودی جهان پیرامون می‌توان تجربه زیسته هر انسانی را در نظر گرفت. هر دانش تجربی که علل و سازوکارهای پدیده مشاهده‌شده را توضیح ندهد نیز باید شهودی تلقی شود.

مدل‌سازی علمی همواره مدل‌سازی مستدل منطقی است که از حداقل تعداد فرض‌ها استفاده می‌کند؛ فرض‌هایی که بر اساس مشاهدات از شیء مدل‌سازی به عنوان فرضیه پذیرفته شده‌اند.

تفاوت اصلی مدل‌سازی علمی از شهودی نه تنها در توانایی انجام عملیات و اقدامات لازم برای خود مدل‌سازی، بلکه در دانستن سازوکارهای «درونی» که در این فرآیند به کار می‌روند نهفته است. می‌توان گفت مدل‌سازی علمی نه تنها می‌داند چگونه باید مدل‌سازی کرد، بلکه می‌داند چرا باید چنین کرد. باید بر نقش فوق‌العاده مهم شهود و مدل‌های شهودی در علم تأکید کرد؛ هیچ دانش تازه‌ای بدون آن‌ها به دست نمی‌آید. دانش جدید تنها با روش‌های منطق صوری قابل دستیابی نیست.

مدل‌سازی شهودی و علمی (نظری) را به هیچ وجه نباید در برابر یکدیگر قرار داد. آن‌ها مکمل یکدیگرند و حوزه‌های کاربرد خود را تقسیم می‌کنند.

مدل‌سازی نمادین به مدل‌سازی‌ای گفته می‌شود که در آن از تصویرهای نمادین از انواع مختلف به عنوان مدل استفاده می‌شود: طرح‌ها، نمودارها، نقشه‌ها، مجموعه‌ای از نمادها، که همچنین شامل مجموعه‌ای از قوانین و قواعدی است که بر اساس آن‌ها می‌توان با عناصر و ساختارهای نمادین انتخاب‌شده عمل کرد. به عنوان نمونه‌هایی از این مدل‌ها می‌توان هر زبانی را نام برد، مانند: زبان گفتار و نوشتار انسانی، زبان الگوریتمی و غیره. قالب نمادین هم برای انتقال دانش علمی و هم برای انتقال دانش شهودی به کار می‌رود. مدل‌سازی با استفاده از روابط ریاضی نیز نمونه‌ای از مدل‌سازی نمادین است.

دانش شهودی مولد دانش جدید است. با این حال نه همه حدس‌ها و ایده‌ها از آزمون بعدی توسط آزمایش و روش‌های منطق صوری — که ویژه رویکرد علمی است و به مثابه نوعی فیلتر برای گزینش ارزشمندترین دانش‌ها عمل می‌کند — سربلند بیرون می‌آیند.