Modele idealne i materialne

Niejednoznaczność terminu „model", ogromna liczba typów modelowania oraz ich szybki rozwój utrudniają obecnie budowanie logicznie skończonej, satysfakcjonującej wszystkich klasyfikacji modeli. Każda tego rodzaju klasyfikacja jest umowna, ponieważ odzwierciedla z jednej strony subiektywny punkt widzenia autorów, a z drugiej — ograniczoność ich wiedzy w skończonej liczbie dziedzin poznania naukowego.

Niniejszą klasyfikację należy traktować jako próbę zbudowania pewnego narzędzia lub modelu do badania właściwości i charakterystyk samego procesu modelowania. Modelowanie należy do ogólnonaukowych metod poznania. Zastosowanie modelowania na empirycznym i teoretycznym poziomie badań prowadzi do umownego podziału modeli na materialne i idealne.

Modelowanie materialne to modelowanie, w którym badanie obiektu odbywa się z wykorzystaniem jego materialnego analogu, odtwarzającego podstawowe fizyczne, geometryczne, dynamiczne i funkcjonalne charakterystyki danego obiektu. Głównymi odmianami modelowania materialnego są modelowanie naturalne i analogowe. Oba rodzaje modelowania opierają się przy tym na właściwościach podobieństwa geometrycznego lub fizycznego.

Modelowanie idealne różni się od materialnego tym, że nie opiera się na materialnie ucieleśnionej analogii obiektu i modelu, lecz na analogii idealnej, myślowej, i zawsze ma charakter teoretyczny. Modelowanie idealne jest pierwotne w stosunku do materialnego. Najpierw w świadomości człowieka powstaje model idealny, a następnie na jego podstawie budowany jest model materialny.

Modelowanie materialne

Głównymi odmianami modelowania materialnego są modelowanie naturalne i analogowe. Oba rodzaje modelowania opierają się na właściwościach podobieństwa geometrycznego lub fizycznego. Dwie figury geometryczne są podobne, jeśli stosunki wszystkich odpowiadających sobie długości i kątów są jednakowe. Jeśli znany jest współczynnik podobieństwa — skala — to przez proste pomnożenie wymiarów jednej figury przez wartość skali uzyskuje się wymiary drugiej, podobnej do niej figury geometrycznej. Dwa zjawiska są fizycznie podobne, jeśli na podstawie zadanych charakterystyk jednego można uzyskać charakterystyki drugiego przez proste przeliczenie, analogiczne do przejścia z jednego układu jednostek miary do innego. Badaniem warunków podobieństwa zjawisk zajmuje się teoria podobieństwa.

Modelowanie naturalne to modelowanie, w którym realnemu obiektowi przyporządkowuje się jego powiększony lub pomniejszony materialny analog, pozwalający na badanie (z reguły w warunkach laboratoryjnych) z późniejszym przeniesieniem właściwości badanych procesów i zjawisk z modelu na obiekt na podstawie teorii podobieństwa.

Modelowanie analogowe to modelowanie oparte na analogii procesów i zjawisk o różnej naturze fizycznej, lecz opisywanych jednakowo w sposób formalny (tymi samymi zależnościami matematycznymi, schematami logicznymi i strukturalnymi). Podstawą modelowania analogowego jest zbieżność opisów matematycznych różnych obiektów.

Modele typu fizycznego i analogowego stanowią materialne odzwierciedlenie rzeczywistego obiektu i są z nim ściśle powiązane swoimi charakterystykami geometrycznymi, fizycznymi i innymi. W istocie proces badania modeli tego typu sprowadza się do przeprowadzenia szeregu eksperymentów naturalnych, w których zamiast rzeczywistego obiektu używa się jego modelu fizycznego lub analogowego.

Modelowanie idealne

Modelowanie idealne dzieli się na dwa główne typy: intuicyjne i naukowe.

Modelowanie intuicyjne to modelowanie oparte na intuicyjnym (nieuzasadnionym z pozycji logiki formalnej) wyobrażeniu o obiekcie badań, niepodatnym na formalizację lub jej niewymagającym. Jako najbardziej wyrazisty przykład intuicyjnego modelu otaczającego świata można uznać doświadczenie życiowe każdego człowieka. Każdą wiedzę empiryczną pozbawioną wyjaśnienia przyczyn i mechanizmów obserwowanego zjawiska również należy uznać za intuicyjną.

Modelowanie naukowe to zawsze logicznie uzasadnione modelowanie, wykorzystujące minimalną liczbę założeń przyjętych jako hipotezy na podstawie obserwacji obiektu modelowania.

Główna różnica między modelowaniem naukowym a intuicyjnym polega nie tylko na umiejętności wykonywania niezbędnych operacji i działań związanych z samym modelowaniem, ale także na znajomości „wewnętrznych" mechanizmów, które są przy tym stosowane. Można powiedzieć, że modelowanie naukowe wie nie tylko, jak należy modelować, ale i dlaczego tak trzeba postępować. Należy podkreślić niezwykle ważną rolę intuicji i modeli intuicyjnych w nauce — bez nich nie powstaje żadna choćby w niewielkim stopniu nowa wiedza. Ta ostatnia jest nieosiągalna wyłącznie metodami logiki formalnej.

Modelowania intuicyjnego i naukowego (teoretycznego) w żadnym razie nie należy przeciwstawiać sobie nawzajem. Dobrze się one uzupełniają, rozdzielając obszary swojego zastosowania.

Modelowaniem znakowym nazywa się modelowanie, które jako modele wykorzystuje znakowe przedstawienia pewnego rodzaju: schematy, wykresy, rysunki, zestawy symboli, obejmujące także zbiór praw i reguł, według których można operować wybranymi formacjami i elementami znakowymi. Jako przykłady takich modeli można wymienić każdy język, na przykład: ustnej i pisemnej komunikacji ludzkiej, algorytmiczny itp. Forma znakowa służy do przekazywania zarówno wiedzy naukowej, jak i intuicyjnej. Modelowanie za pomocą zależności matematycznych jest również przykładem modelowania znakowego.

Wiedza intuicyjna jest generatorem nowej wiedzy. Jednak nie wszystkie domysły i idee wytrzymują późniejszą weryfikację eksperymentem i metodami logiki formalnej, właściwymi podejściu naukowemu, które pełni rolę swoistego filtra do wyodrębniania najbardziej wartościowych zasobów wiedzy.