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En química deberemos trabajar con diversos
tipos de modelos como son:
👉
modelos del núcleo
del átomo;
👉
modelos del átomo
completo;
👉
modelos moleculares;
👉
modelos de
reacciones químicas;
👉
modelos de un
experimento.
👉
modelos matemáticos:
algebraicos, aritméticos de lenguaje de programación.
La capacidad que se tiene de comparar los datos
experimentales con los del modelo es crucial para la argumentación científica,
pero tendemos a despreciar este concepto cuando hablamos del método científico,
lo cual genera confusiones o insatisfacción con los informes de laboratorio
generados por los estudiantes.
Figura 9‑1. Modelos y realidad. Los modelos son una representación de un fenómeno, pero nunca son
el fenómeno en sí mismo.
Sin embargo, se hacen basados en una
percepción de la realidad. Esta percepción ya es un
modelo en sí misma, ya que viene con una restricción física. También existen
restricciones sobre lo que podemos con nuestras herramientas y métodos
actuales, y restricciones cognitivas que limitan lo que podemos explicar con
nuestras teorías actuales. En ocasiones el contexto impide llegar a una
conclusión que con el tiempo llega a parecer como evidente en sí misma, como la
evolución o el atomismo. Hay que tener en cuenta que la relación abstracto –
fenómeno es dual y una nunca reemplaza a la otra, las teorías no se gradúan de
hechos, una cosa es un hecho tangible y la otra es la entidad abstracta
modelo-teoría que empleamos para describirlo de manera general “teoría” o de
manera numéricamente concreta “modelo”.
Un modelo científico busca representar
objetos empíricos, fenómenos y procesos físicos de una manera lógica y
objetiva. Todos los modelos son abstracciones simuladas bellas que no existen
realmente “como las modelos que pasan por photoshop”, es decir, reflejos
simplificados de la realidad que, a pesar de ser aproximaciones, pueden ser
extremadamente útiles. Construir y
disputar modelos es fundamental para la empresa científica. La representación
completa y verdadera puede ser imposible, pero el debate científico a menudo se
refiere a cuál es el mejor modelo para una tarea determinada, por ejemplo, cuál
es el modelo climático más preciso para la predicción estacional. Una misma teoría base puede ser representada
por diversos modelos, por ejemplo, la teoría de la evolución postula que los
seres vivos cambian, la labor de los modelos es describir como se da el cambio.
Del mismo modo en la teoría atómica tenemos que la materia está constituida por
pequeñas partículas llamadas átomos, la labor de los modelos es describir la
estructura y funcionamiento de los átomos.
Los intentos de formalizar los principios
de las ciencias empíricas utilizan una interpretación para modelar la realidad,
de la misma manera que los lógicos axiomatizan los principios de la lógica. El
objetivo de estos intentos es construir un sistema formal que no produzca
consecuencias teóricas que sean contrarias a lo que se encuentra en la realidad
llamadas paradojas o contra-ejemplos. Los modelos son el puente que permite
hacer predicciones de campo o laboratorio, generar hipótesis concretas y por lo
tanto, hacer experimentos, así que el valor del modelo y la teoría que lo
sustenta se mide como una consecuencia de su habilidad para explicar y predecir
fenómenos que pueden ser manipulados por medio de esos modelos a través del
diseño tecnológico (Bailer-Jones, 2009; Justi &
Gilbert, 2000; Morgan & Morrison, 1999).
Un modelo es una simplificación y una abstracción
orientadas a la tarea y con un propósito de una percepción de la realidad,
conformada por restricciones físicas, legales y cognitivas. Se basa en tareas,
porque un modelo se captura con una determinada pregunta o tarea en mente. Las
simplificaciones dejan afuera todas las entidades conocidas y observadas y su
relación que no son importantes para la tarea. La abstracción agrega
información que es importante, pero no necesaria con el mismo detalle que el
objeto de interés. Ambas actividades, simplificación y abstracción, se hacen a
propósito.
Figura 9‑2. Los mapas son modelos. Los mapas son modelos simplificados del fenómeno geográfico, si un
mapa se hiciera tan grande como para representar totalmente su región geográfica, sería tan complicado
como la realidad misma y perdería utilidad.
Los modelos permiten la simulación de un
evento, ya sea en ejercicios de lápiz y papel o por medio de software
especializado, lo cual genera una predicción o hipótesis, que puede ser una
cualidad del sistema “cambia de un color A a un color B” o un valor
cuantificable “una variable determinada debe tener un valor X”, y dicha
hipótesis es la que puede ponerse a prueba por medio de un diseño experimental.
Aunque en la actualidad las simulaciones se hacen por computadoras con
altísimos niveles de detalle, los ejercicios o problemas de lápiz y papel que
debemos resolver a lo largo del curso de química también son un método de
simulación, así como también lo son los experimentos mentales (Bailer-Jones, 2009; Justi &
Gilbert, 2000; Morgan & Morrison, 1999). Los modelos no pueden tener todos los detalles del fenómeno real,
ya que perderían utilidad.
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