Wissenschaftsmodellen

Wissenschaftsmodelle sind vereinfachte Repräsentationen von Systemen oder Phänomenen, die dazu dienen, Verständnis zu erzeugen, Hypothesen zu prüfen, Vorhersagen zu ermöglichen oder komplexe Zusammenhänge zu kommunizieren. Modelle greifen Annahmen auf, verzichten auf Details, die für das jeweilige Ziel unwesentlich sind und können unterschiedliche Zwecke erfüllen, vom theoretischen Verständnis bis zur praktischen Entscheidungsunterstützung.

Sie unterscheiden sich von Theorien dadurch, dass Modelle typischerweise spezifische, operationalisierte Repräsentationen eines Teilaspekts der Wirklichkeit darstellen, während Theorien allgemeinere Erklärungsrahmen liefern. Es gibt verschiedene Typen: konzeptionelle Modelle, mathematische Modelle, rechnerische bzw. simulierte Modelle, physische Modelle und statistische Modelle, die oft mit Daten kalibriert werden.

Der Prozess der Modellbildung umfasst die Festlegung eines Problems, das Treffen von Annahmen, die Bestimmung von Parametern, die Datensammlung, die Kalibrierung sowie die Validierung der Vorhersagen. Gütekriterien sind Genauigkeit, Robustheit, Generalisierbarkeit, Transparenz und Nachvollziehbarkeit. Modelle sind in der Regel idealisiert und an einen bestimmten Kontext gebunden; ihre Gültigkeit hängt von den Annahmen und der Verfügbarkeit von Daten ab.

Beispiele finden sich in vielen Disziplinen: in der Physik historische Modelle wie das Bohr-Modell, in der Ökonomie Gleichgewichtsmodelle, in der Biologie Populations- und Lotka-Volterra-Modelle, in der Epidemiologie SIR-Modelle, in der Klimaforschung Erd-System-Modelle. Modelle dienen der Erklärung, der Vorhersage und der Entscheidungsunterstützung, sie ermöglichen Simulationsstudien, doch sie liefern keine endgültigen Wahrheiten und sollten mit Unsicherheiten kommuniziert werden.

Zusammenfassend sind Wissenschaftsmodelle zentrale Werkzeuge der wissenschaftlichen Methode: Sie helfen, komplexe Phänomene zu fassen, Hypothesen zu testen und Entscheidungsprozesse zu begleiten, indem sie nachvollziehbare, überprüfbare und oft replizierbare Darstellungen liefern.