モデル (自然科学)

モデルとは、科学的方法において、理論を説明し、可視化し、理解する為の簡単で具体的なもの（図形や物体、数式など）。解釈とモデルは、おおよそ、1対1で対応する。ある解釈に対して、それを具体的に示すモデルがある。「モデル」(model)と「近似」(approximation)は、ほぼ同義語として使われる場合がある。
様々なモデル.
天文学.
天文学では、「天動説」及び「地動説」という理論があり、それを図形的に示したモデルがあった。ヨハネス・ケプラーは正多面体（プラトン立体）を用いた太陽系モデルを示した。
原子構造理論.
原子構造理論では、古典論を前提とした「核の周りを回る電子」というモデルがあった（長岡半太郎、ラザフォード）。しかし、のちに誤りだと否定された。次にボーアの原子模型が登場し、その後に電子を確率論的にとらえ雲状に描く量子力学的原子モデルが登場した。
数理モデル.
定量的、形相の解析のために数学を応用したモデルを数理モデルという。また確率論・統計学を応用した統計モデルもある。これらは自然科学のみならず社会科学（経済学、社会学など）や人文科学（心理学、計量文献学など）でも用いられる。
生物を利用したモデル.
生物学・医学の研究では上記のようなモデルのほかに、生物を利用したモデルが用いられる。例えば実験動物を用いた疾病モデルなどがある。生物学では生命現象一般に関する研究のために単純で実験しやすい生物が用いられ、これらはモデル生物と呼ばれる。ダーシー・トムソンが有名である。
学問とモデル.
解釈・モデルは、複数ある状態からひとつへと収束することもあれば、逆にひとつの解釈しかなかった状態から複数が並立する状態に移行することもある。モデルの盛衰にはさまざまなパターンがある。
例えば、もとは学者も含めてほとんど全ての人々が地球中心説（=天動説）という考え方をしていたが、やがて太陽中心説（=地動説）が現れ、それぞれのモデルを支持する人がいる状態となったが、現代ではほとんどの人が太陽中心説を支持する、という状況になっている。
また、「複数の解釈のどれもが（ある意味で）正しい」ということもありうる。例えば、電子はある面では粒子のような振る舞いをし、ある面では波のような振る舞いをすることが、現在では知られている。
分類.
大野はモデルという言葉の使い方を、次の相互排除的でない3つに大別した。