Un modèle est une description d'un phénomène naturel que les scientifiques peuvent utiliser pour faire des prédictions. Un bon modèle est à la fois aussi précis que possible et aussi simple que possible, ce qui le rend non seulement puissant mais aussi facile à comprendre. Cependant, peu importe leur qualité, les modèles auront presque toujours des limites.
Détails manquants

La plupart des modèles ne peuvent pas intégrer tous les détails des phénomènes naturels complexes. Par exemple, lors de la mesure des distances autour de la Terre, il est pratique de modéliser la Terre comme une sphère, mais cela n'intègre pas les variations de distance en raison des chaînes de montagnes, des vallées et d'autres caractéristiques topologiques que le voyageur doit parcourir. L'intégration de ces détails supplémentaires rendrait le modèle trop complexe pour une utilisation facile. Comme les modèles doivent être suffisamment simples pour que vous puissiez les utiliser pour faire des prédictions, ils omettent souvent certains détails.
La plupart sont des approximations

La plupart des modèles incluent des approximations comme moyen pratique de décrire quelque chose qui se produit dans la nature. Ces approximations ne sont pas exactes, donc les prédictions basées sur elles ont tendance à être un peu différentes de ce que vous observez réellement - fermer, mais pas frapper. En mécanique quantique, par exemple, il n'y a pas de solution exacte à l'équation de Schrodinger pour les atomes à partir de l'hélium; les solutions exactes n'existent que pour l'hydrogène. Par conséquent, les physiciens utilisent des approximations pour les éléments supérieurs. Ces approximations sont bonnes, mais elles sont néanmoins des approximations.
Simplicité

Parfois, un modèle peut être rendu plus précis mais au détriment de la simplicité. Dans des cas comme ceux-ci, le modèle plus simple peut en fait être supérieur, car il vous donne un moyen de visualiser un processus afin que vous puissiez le comprendre et faire des prédictions à son sujet. En chimie, par exemple, les formules structurelles et les modèles boule-et-bâton sont des représentations irréalistes des molécules; ils ignorent complètement ce que les chimistes savent de la mécanique quantique sur la nature de la matière au niveau subatomique. Néanmoins, ils sont simples, faciles à dessiner et offrent une multitude de connaissances sur la structure et les propriétés moléculaires d'une manière facile à visualiser et à comprendre. Par conséquent, les chimistes continuent d'utiliser à la fois des formules structurelles et des modèles à boule et bâton.
Compromis

En fin de compte, les modèles sont sujets à certains compromis. Vous voulez autant de pouvoir prédictif que possible. Dans le même temps, vous souhaitez également que le modèle soit aussi simple que possible. Cependant, la nature est indifférente au besoin humain de simplicité et de facilité de compréhension, et de nombreux phénomènes naturels sont complexes. Pensez, par exemple, à la chaîne des processus biochimiques qui se déroulent simplement pour relayer les informations des photorécepteurs de votre œil vers le cortex visuel de votre cerveau. Si vous essayez d'incorporer tout ce qui se passe réellement dans un modèle, cela devient lourd et difficile à utiliser. En fin de compte, vous constatez que vous comptez dans une certaine mesure sur des approximations et des cadres conceptuels qui rendent un processus facile à visualiser mais ne reflètent pas nécessairement la vraie nature de la réalité.