2017年諾貝爾大獎三大理科獎項分別獎給了在控制晝夜節律的生物鐘、引力波和冷凍電鏡技術領域的發現者和重要突破者。
科學發現開啟了人類認知新世界的大門，而技術突破則幫助人類更好地去認知新世界。這也是諾貝爾獎為何能從專業領域的「小眾」突破阻礙走進「大眾」的注意力視野。
這些理論和技術，將在未來改變人們的生活。
晝夜節律的生物鐘
今年的諾貝爾生理學或醫學獎授予JeffreyC.Hall、MichaelRosbash和MichaelW.Young三位美國人。諾貝爾大會認為，三位科學家的研究幫助人類認識了人體內的生物鐘機制，並且闡明了它如何運作，他們的發現能夠解釋植物、動物和人類等地球上的生命是如何通過適應生物鐘的節奏來與地球的進化同步的。
生物鐘對於人類健康的重要性不言而喻。正因為有體內生物鐘的精準運轉，人體才能適應一天中不同階段的活動。生物鐘與人類的行為、荷爾蒙分泌的水平、睡眠、體溫、代謝等核心功能息息相關。這也是為什麼當外部環境與我們體內的生物鐘偶爾發生不一致時，人會感到身體不適。比如當我們穿越不同時區旅行的時候，會產生「時差」。還有一些研究表明，當我們的生活方式與體內的「計時器」所記錄下來的節律不相符時，會增加引起多種疾病的風險。
三位科學家通過對果蠅研究發現，果蠅體內的一組特定的控制白天生物鐘節律的基因當中含有一種蛋白，會在晚上聚積在細胞內，到了白天就會分解。同樣的機制，他們又辨識了其他的一些基因，揭示了細胞內部自我維持的生物鐘的管理機制。
弗朗西斯·克裡克（FrancisCrick）研究所主任、2001年諾貝爾獎獲得者PaulNurse爵士表示：「世上萬物皆依賴於陽光，無論是植物還是動物的行為，都受到日夜交替的影響。生物鐘植入在我們身體的機制內，植入在我們的代謝系統，它無處不在，是我們了解生命體的真正核心特徵。」
不僅如此，人們越來越意識到，生物鐘會影響人類的疾病以及藥物治療。雖然還有待證實，一些藥物需要在特定的時間內服用效果最佳，這都是受到晝夜節律的影響。
中科院生物化學與細胞生物學研究所研究員胡榮貴對第一財經記者表示：「晝夜節律是非常基礎而且意義重大的研究成果，與睡眠紊亂、自閉症、代謝疾病、腫瘤等多種疾病都密切相關，雖然目前還沒有直接的靶向藥物。」
「看清」分子機制
瑞士生物物理學家雅克·迪波什（JacquesDubochet）、德裔美籍生物物理學家約阿基姆·弗蘭克（JoachimFrank）及蘇格蘭分子生物學家和生物物理學家理察·亨德森（RichardHenderson）獲得2017年諾貝爾化學獎的理由是：研發了冷凍電鏡，簡化了生物細胞的成像過程，提高了成像質量。冷凍電鏡的解析度能夠達到分子級別，同時能夠保持生物分子的自然狀態。
冷凍電鏡的出現讓結構生物學蓬勃迅速地發展。憑藉冷凍電鏡技術，過去兩年清華大學在三大科學雜誌Cell、Nature、Science(合稱CNS)等頂級期刊發表數篇論文。
「雖有古訓，『工欲善其事，必先利其器』，中國文化和社會意識中，每論『技』常以『巧』蔑之，忽略技術專研和革新裡的原創性努力和堅持。」胡榮貴說。但這一情況正在被當代科學家扭轉。
2013年初，冷凍電鏡技術取得突破。用施一公的話來說：「以前的照相機技術不行，照片非常模糊，有層霜。2013年，這層霜去掉了。這時候，我們的研究開始突飛猛進。」
去年7月，中國科學院院士、著名結構生物學家施一公教授研究組在Science雜誌就剪接體的結構與機理研究發表兩篇長文，研究報導了釀酒酵母剪接體激活和剪接反應催化過程中兩個重要狀態的剪接體複合物近原子解析度的三維結構，闡明了剪接體的激活和催化機制，從而進一步揭示了前體信使RNA剪接反應的分子機理。
施一公的學生顏寧所在的研究組與中國疾控中心、中科院微生物所高福院士研究組合作，去年5月、8月和9月連續報導了人源膽固醇轉運蛋白NPC1的4.4埃解析度冷凍電鏡結構，並探討了NPC1和NPC2介導細胞內膽固醇轉運的分子機制。同時還報導了NPC1與伊波拉病毒GPcl蛋白複合體6.6埃解析度的冷凍電鏡結構，為理解NPC1介導伊波拉病毒入侵的分子機制提供了分子基礎。
從伊波拉病毒的研究到阿爾茨海默症候群藥物的開發，越來越多生物學家正受益於冷凍電鏡技術。施一公去年發表的題為《生物學冷凍電鏡在中國的發展》（《Biologicalcryo-electronmicroscopyinChina》）的綜述中稱：「中國的生物學冷凍電鏡(biologicalcryo-EM)已進入快速發展階段。」
該綜述列舉了近年來(2008年~2016年)中國內地科研人員發表的多項代表性成果，共計53篇。解析了冷凍電鏡在染色質組織、免疫反應、離子通道、光合作用、核糖體生物起源、RNA代謝和病毒結構等研究中的應用。綜述得出結論：「儘管冷凍電鏡在其他國家也在快速、健康地發展，但是中國的增長速度遠超過世界平均水平；並且，這一趨勢預計會再持續5~10年。」
另一種方式觀察宇宙
在今年的諾貝爾所有獎項中，呼聲最高的是物理獎的獲得者——引力波發現者Ligo團隊。美國麻省理工大學教授韋斯，加州理工學院教授巴裡什（BarryC.Barish）和索恩（KipS.Thorne）三位科學家因對發現引力波貢獻突出獲獎。
引力波經歷了半個世紀的發展，終於成為了一個「大科學」項目，這與1000多名科研人員的共同努力分不開。引力波作為一項純基礎研究，為認識宇宙打開一扇新的窗戶。愛因斯坦在1916年提出了引力波的概念。起初，引力波曾遭到了物理學家的質疑。從理論的角度看，引力波的存在仰仗的是時空與其他物理實體之間的微妙差異。此外，通過實驗探測引力波是極為困難的。
成功探測到引力波，意味著人類掌握了一種全新的探索宇宙奧秘的方法。此前，人們用電磁波作為「千裡眼」，欣賞美麗的宇宙；而引力波探測器則像是「順風耳」，人們用它來傾聽波瀾壯闊的宇宙。
「在宇宙誕生之初，還沒有光的時候，就已經有引力波了，所以發現引力波，就可以研究宇宙最初期的物質形態。」上海天文臺原臺長趙君亮對第一財經記者表示，「不過要用於未來實際的天文研究，還有很長的路要走。」
去年9月，Ligo首次探測到引力波，由距離地球13億光年之外的兩個黑洞合併產生，質量大約分別是太陽質量的29和36倍。13億年前，大約3倍於太陽質量的物質在短短一秒之內被轉化成引力波，其功率峰值是整個可見宇宙總功率的50倍，這一引力波首先到Ligo的達列文斯頓探測器，7毫秒之後到達漢福德探測器。
探測到引力波使廣義相對論的幾個重要預言得到證實。廣義相對論認為，時空命令物質如何運動，而物質引導時空如何彎曲。當物質在時空中運動時，就會產生引力波。愛因斯坦說，當一列引力波向你迎面走來時，你會忽而又高又瘦，忽而又矮又胖，並且循環往復。引力波作為廣義相對論的一個重要推導，其真實存在成為廣義相對論正確的一個重要證據。
去年2月，第一財經記者專訪了參與Ligo項目的上海人張淵皞。當時張淵皞還在美國羅切斯特理工大學讀博士。他感慨地說道：「這個信號太完美了。主觀上一直不敢相信，似乎是一個弱得不能再弱的信號，才能體現出Ligo強大的威力。」
如今，張淵皞剛剛加入了德國馬克斯-普朗克研究所（MaxPlankInstitutes），仍然從事引力波數據的收集工作。張淵皞對第一財經記者表示：「更重要的是之後的物理學。目前發現的都是雙黑洞合併的信號，還有比如雙中子星、銀河系內中子星的信號和其他未知的信號，以後的新發現都會為理解宇宙提供新的方法和證據。」