化学反应是如何“历历在目”的
“过去，化学家们利用塑料球和小棍来建造分子的模型，而现在，建模则是由计算机完成。”瑞典皇家科学院给出的新闻通稿中这样写道。
马丁·卡普拉斯、迈克尔·莱维特和阿里耶·瓦谢勒这三位科学家因在20世纪70年代开发出“多尺度复杂化学系统模型”而摘得了今年诺贝尔奖化学奖桂冠。因为这项研究，科学家得以用计算机揭开神秘的化学反应的面纱，通过计算机程序模拟，让复杂化学过程中肉眼不可见的每一个细微步骤都“历历在目”。
化学反应像闪电般快速发生，在数百万分之一秒间，电子已经完成从一个原子核向另一个原子核的迁移，科学家的肉眼无法观察。“在这种情况下，要想借助实验方法去描绘化学过程中的每一个小步骤几乎已经是不可能的任务。”北京大学化学与分子工程学院教授高毅勤说。
而此前，经典物理学与量子力学分属于互相对立的世界。科学家们在电脑上模拟时，他们拥有的软件要么是基于经典物理的，要么则是基于量子物理学的。前者的优势在于计算简便，但只能用于大分子，无法模拟化学反应；后者则只能用于小分子并且计算量庞大。
2013年诺贝尔化学奖在这两个世界之间打开了一扇门，并带来了活跃的合作前景。诺贝尔奖评审团说，三位科学家的开创性在于，他们让经典物理学与迥然不同的量子物理学在化学研究中“并肩作战”。
上海交通大学化学化工学院教授孙淮举例说，一个蛋白质分子里有成百上千个原子，但化学反应往往发生在其中的一个小区间。量子物理学能够精确描述如酶催化等小区间的化学反应，但小区间不是孤立的，整个环境也需要纳入研究考量。今年获奖的三位科学家，将量子物理学和分子力学计算相结合，用量子化学计算小区间的化学反应，用分子力学处理环境的影响，弥补了分子力学无法模拟反应过程及量子化学无法完成海量计算的缺陷。
多尺度复杂化学系统模型的出现无疑翻开了化学史的“新篇章”，让传统的化学实验走上了信息化的快车道。如今，反映真实情况的计算机模型已经成为现在化学界大多数新进展的关键；化学家在计算机上所进行的实验几乎与在实验室里做的一样多，从计算机上获得的理论结果被现实中的实验证实，之后又产生了新的线索，引导我们去探索原子世界工作的原理。
“多尺度模型的意义在于其具有普遍性，可用来研究各种各样的化学过程，从生物分子到工业化学过程等。”孙淮说。人们发现，借助三位科学家的研究工作，自然界的许多疑问被解答了。例如，绿叶如何进行光合作用？催化剂如何加快化学反应？药物如何在人体中发生作用？科学家们可以以此优化药物设计，制造出更高效的太阳能电池，还可以通过研究催化水分子的分解来开发更多清洁能源等等。
孙淮介绍，目前中国科学家也在相关领域积极参与研究，但对多尺度模型的建立研究还在初始阶段。他认为，计算化学必将在生物科学、材料科学、化学化工等领域带来新的突破。
细胞是如何组织“货物”运输的
人体内营养物质是如何运送到身体的每一个角落的？这是一个司空见惯却又很难回答的问题。庆幸的是，2013年诺贝尔生理或医学奖获得者：詹姆斯·罗思曼、兰迪·谢克曼和托马斯·祖德霍夫给了我们答案，他们共同揭开了细胞内部囊泡运输调控机制的神秘面纱，展示了一个基本的细胞生理过程的种种细节。
中科院动物所研究员李培峰解释说，细胞犹如繁忙而巨大的港口，负责传输营养分子的交通工具——囊泡，好比是港口的“穿梭巴士”，“乘客”搭乘巴士在细胞内外往来。在这一过程中，细胞会产生出各种不同的分子，如膜蛋白、神经递质、激素、各种酶和细胞因子等，它们必须被传递至细胞内不同的位置上，或需要被精确地在正确的时间转运至细胞外部。