概念、理论与模型

前言

我们生活在一个极其复杂的世界，不管是小到分子原子亦或是大到整个宇宙都充满着复杂性挑战。我们去理解现实世界的物体或思想都离不开概念、理论和模型。

概念

概念是一种抽象化的强大工具，它是我们人类在认知过程中产生的一种概括表达。概念可以帮助我们对现实世界中的复杂事物进行抽象定义，将事物的共同本质特性抽象出来，也可以对深奥的思想进行抽象总结。概念工具的引入帮助我们理解一切，包括现实世界的万物与人类的思想。现代各门学科的发展更是离不开概念，物理学、心理学、语言学、数学甚至是哲学都大量运用了概念，我们随便翻开一本教材都能发现各种人为定义的概念。

理论

理论是指人类对现实世界中的自然现象或社会现象进行分析而得到的概括性思考或结论，理论需要有科学依据进行证明，社会科学家和自然科学家将相关知识理论化，以帮助人类能更好地理解现实世界。所以理论是一种科学的可信的用于解释某种现象的一般性原理。理论一定是经过严格有效的证据证明过的，但理论并非永远是正确的，有很多理论都随着时间的推移被证明并不完善或者完全是错的。一般科学家在得到一个理论前会做出某个假设，一旦该假设被分析并证明是正确的，它便能成为一个理论。理论的正确性可以通过逻辑或实验来校验。

模型

模型是指对现实世界中事物概念的表示，我们称这些现实事物为原型，由于原型往往是非常复杂的，所以在研究原型时通常都要将它简化并提炼成原型的替代物，这个替代物就是模型。模型的表示方式包括物理、图形、语言、数学、代码等，也就是说我们可以创建一个实物来描述模型，也可以通过画图和语言来描述模型，还可以通过数学和代码来描述模型。模型是对现实世界的简化抽象，人类的很多领域都会通过模型来描述原型。在设计模型时我们会通过理论来指导进行描述，建立的模型又可以反过来分析现实世界的事物，并且还能应用在现实世界中帮助人类生活生产。

自然数理论模型

离我们生活最近且最简单的估计就是自然数理论模型了，从古到今自然数都跟我们生活有密切关系，它也是数学最开始研究的对象。当我们要计算某些事物的数量性质时就会使用自然数，古代牧羊人使用石头来计算羊的数量，但当时未提升到理论的高度。后来人们将加减乘除等运算引入入到自然数理论中，然后产生了很多理论。我们从实际生活中提出了各种问题，然后加上自己的观察和判断并通过数学工具来总结发现其中的规律，从而得到一个数学模型理论。

天体力学理论模型

天体力学理论模型对应的是地球、行星、太阳等天体的运行状态，这些天体被看作是一个质点并遵照牛顿万有引力定律互相吸引。吸引力的大小与两物体的质量乘积成正比，与距离的平方成反比。通过这个天体力学理论模型就能够推导出天体某一时刻的位置和速度，而且行星的轨道和质量都能够精确计算出来，从而解决了很多天文学的问题。天体力学理论模型从牛顿开始到如今都还在不断发展着。

量子力学理论模型

量子力学理论模型对应的是原子和电子等微粒子，在该模型下某些对象既解释成波动又解释成粒子。对比于天体力学模型，量子力学中很多概念也使用了质量、动量、能量等概念。由于某些计算的结果与观测的结果有微小偏差，所以该模型中又需要考虑爱因斯坦的相对论。目前该理论模型还有很多解决不了的困难。

经济学理论模型

经济学理论模型对应的是市场中的相关元素，比如它会分析生产者和消费者之间对商品价格的互相作用，其中生产者想要获取最多的利润，而消费者想要获得最大的效用。该模型的理论提供了一些保持双方平衡的条件，并提出计算价格的方法，但目前经济模型并不能进行精准的结果预测，只能提供一些定性的结论。

机器智能理论模型

机器智能理论模型对应的是人类对机器赋予智能，科学家探索如何在机器中装上人类的大脑，其实也就是所谓的人工智能。机器智能模型模拟人类的某些能力，使得机器能执行人类的各种指令。目前不同的模型不断出现，同时也涌现出了很多新的理论，不过目前人工智能还缺乏理论的支持。