一方面，高分子理论是否可靠能够通过与计算机模拟或数值计算结果进行定性或定量比较加以验证，特别是，一些现阶段无法进行的实验可以通过计算机模拟或数值计算来实现；另一方面，一些实验上无法认识的复杂物理过程也能够通过计算机模拟加以理解，从而有助于阐释其微观机理。以2013年诺贝尔化学奖得主M.卡普拉斯^[注]为代表的生物大分子体系模拟研究，证明了分子模拟在探索复杂未知大分子体系的独特优势。中国在高分子理论、计算与模拟研究领域已经形成了一支颇具规模的研究队伍。

高分子理论是运用数学与物理学方法，针对高分子体系建立物理模型，然后通过分析或归纳的办法，总结出规律或定律，并将其数学化而形成的自洽体系。高分子理论可以用来解释各类高分子实验、数值计算与计算机模拟的现象与规律，明晰其背后的物理机制，进而预测未知现象，帮助实验与应用研究工作者优化设计与合理决策。高分子理论是否可靠依赖于其所得出的结论或推论能否被实验、数值计算或计算机模拟验证。如P.J.弗洛里和M.L.哈金斯基于晶格模型提出的高分子溶液热力学理论，奠定了高分子溶液的热力学理论基础；M.V.沃尔肯斯坦^[注]提出的高分子旋转异构态理论，促进了链构象统计在具体高分子链的应用；弗洛里提出的缩聚反应分子量分布理论，奠定了聚合反应动力学的理论基础；弗洛里和W.H.斯托克迈耶^[注]建立的高分子链尺寸分布与凝胶化理论，奠定了含多官能团单体体系凝胶化反应的理论基础；P.-G.de热纳^[注]提出的标度理论，能够处理整个浓度区间的高分子溶液问题；P.E.劳斯^[注]和B.H.齐姆^[注]提出的单链动力学理论，奠定了高分子动力学的理论基础；热纳、土井正男^[注]和S.F.爱德华兹^[注]提出的“管子模型”理论，奠定了高分子流体分子流变学的理论基础。现代具有代表性的高分子理论有：重整化群理论（renormalization group theory）、积分方程理论（integral equation theory）、密度泛函理论（density functional theory）、格子簇理论（lattice cluster theory）和微观自洽场理论（self-consistent microscopic theory）等。

高分子计算是借助各种数值计算方法，结合现有高分子实验和理论的研究成果，基于某些物理方程，采用数值求解或迭代办法，定量化理解高分子体系客观规律的研究方法。常见的计算方法主要有：自洽场方法（self-consistent method; SCM）和有限元方法（finite element method; FEM）等。利用数值计算方法，人们能够阐明很多高分子物理学的基本科学问题。如自洽场方法是处理高分子复杂体系相分离行为最为精确的平均场方法之一，其核心是将高分子体系中复杂的多链相互作用问题转化为单条高分子链在其他高分子链所形成的外场中的单链问题。有限元方法是一种基于变分原理发展起来的高效数值计算方法，其基本思想是将一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。高分子计算在高分子科学研究中发挥着重大的作用，已不再单纯是理论物理学家的一个辅助工具。

高分子模拟是一种结合物理学、数学和化学等基本原理，针对高分子特定体系进行的一种计算机实验。其研究对象涉及各种类型的高分子体系，其模型是指借助相关概念、规则和物理定律等对高分子特定体系的一般性描述。在高分子模拟中，其模型能够转换成对应的计算机可执行的程序，在给定高分子体系的物理参数、初始状态和环境条件等输入后，可以在计算机上进行有效的运算，并能够给出各种直观形式的输出结果。常用的模拟方法有：蒙特卡罗（Monte Carlo; MC）方法、分子动力学（molecular dynamics; MD）方法、布朗动力学（Brown dynamics; BD）方法、耗散粒子动力学（dissipative particle dynamics; DPD）方法、多粒子碰撞动力学（multi-particle collision dynamic; MPCD）方法和格子玻耳兹曼（lattice Boltzmann; LB）方法等。如MC方法（又称随机抽样或统计试验方法）是以概率和统计理论为基础的一种计算机模拟方法，其优点是省略了复杂的数学推导和演算过程，使人们能够快速理解和掌握。然而，MC方法通常不能真正地反映分子链运动的动力学信息；尽管一些动态MC方法可以给出平衡态的动力学性质（如扩散系数等），但很难处理非平衡或瞬态问题。一般情况下，MD方法特指基于牛顿力学的计算机模拟方法，即：通过求解每个粒子的牛顿运动方程来模拟整个体系随时间的演化过程。因此，MD方法是一种确定性的计算机模拟方法，可以在一定的精确度下获得所有粒子在其相空间的轨迹，并最终获得与体系相关的静态与动态物理量，这意味着MD方法可以很好地研究非平衡态问题（如瞬态和稳态问题）。基于朗之万方程的BD方法与基于牛顿运动方程的分子动力学方法类似，也可以给出平衡态和非平衡态下几乎所有粒子的运动信息；DPD方法和MPCD方法也与之大同小异。因此，广义来说，人们常把基于经典力学的MD方法、BD方法、DPD方法和MPCD等统称为分子动力学方法。LB方法是一种基于介观（mesoscopic）尺度的计算流体力学方法，该方法直接从离散模型出发，应用质量守恒、动量守恒和能量守恒定律，在分子运动论和统计力学的基础上，建立起来的连接宏观与微观的一种流场模拟方法，已被广泛用于基础研究和工程问题处理。因为LB方法易于设置边界，所以，该方法适用于解决多孔介质内的流动与传质问题；其次，由于LB模型具备描述粒子运动的特性，因此，在解决气-固和流-固耦合方面相对具有优势；再就是，LB方法不受连续介质假设的约束，因此，对纳/微尺度的流动和传质或稀薄气体输运等连续方法不适用的问题，LB方法是一种有效的解决途径。