尼尔斯·玻尔在马克斯·普朗克于1900年在德国出版的著作中发现了他正在寻找的那个单位。普朗克早在12年以前就指出：世界上的物质是成块出现的，能量也肯定是成块出现的，或者说是按量子出现的。事后来看，这一想法似乎并不奇怪。但普朗克知道这一想法在他所在的时代是多么具有革命性，因为，有一天，他带着他的小儿子像世界各地的大学教师午餐后一样，进行一次例行的学者式散步时，他对他的儿子说：“今天，我有了一个革命性的概念，像牛顿的思想一样伟大。”现在看来，的确如此！
当然，现在从某种意义上来说，玻尔的任务是很容易的。一方面，他有卢瑟福的原子模型；另一方面，他有量子。是什么原因这样奇妙地使一个年仅27岁的年轻人在1917年将二者放在一起，从而得出了现代原子模型呢？只能是奇妙的、可视化的思维过程，只能是综合的结果，以及在一个能找到证据的地方去寻找支持的想法：原子的指纹叫光谱，在光谱中，原子成为可见的，使我们能从外部观察它。
这就是玻尔非凡的主意。原子的内部是不可见的，但原子有一个窗口，一个彩色玻璃窗：原子的光谱。每个元素都有自己的光谱，这种光谱与牛顿从白光得到的连续光谱不一样，它是不连续的。但这种光谱有许多该元素特有的谱线。例如，氢元素的可见光谱中有三条相当鲜艳的谱线：一条红线，一条蓝绿线和一条蓝线。玻尔解释说：每一条谱线都是氢原子中的单个电子从外层轨道跃迁到内层轨道时一次能量释放。
只要氢原子中的电子仍在一个轨道中，它就不发射能量。当它从外层轨道跃迁到内层轨道时，两个轨道间的能量差就以光量子发射出来。亿万个氢原子同时发出的辐射就是我们所看到的氢特有的谱线。那条红色的线是电子从第三轨道跃迁到第二轨道时的辐射，蓝绿线表示电子从第四轨道跃迁到第二轨道。
玻尔的《原子和分子的结构》论文立即成为名著。原子的结构现已如牛顿的宇宙一样精确。但它却含有额外的量子的概念。尼尔斯·玻尔超出自牛顿以后维持了200年不变的物理定律，建造了一个原子的内部世界。他成功之后回到了哥本哈根，丹麦又一次成为他的家和新的工作场所。1920年，他们在哥本哈根为玻尔建了尼尔斯·玻尔研究院。许多欧洲、美洲和远东的年轻人来到这里讨论量子物理。沃纳·海森堡常从德国来这儿，并且被逼着考虑一些重要的问题，因为玻尔从不允许任何人半途而废。
人们对探寻玻尔原子模型的形成过程很感兴趣，因为从中可以概括出各种科学理论的生命周期。首先从玻尔的论文开始，在论文中，玻尔用已知结果来支持他的模型。也就是说，人们很早就知道氢原子的特征光谱显示为几条谱线，其位置对应着电子从一个轨道向另一轨道的量子转移。接下来就是确认一个新的现象：高能X射线光谱的谱线是不可见的，但却和电子跃迁形成的谱线完全一样。卢瑟福的实验室在1913年一直做着这项工作，所得的漂亮的结果精确地证实了玻尔的预言。做这项实验的是哈里·莫斯利（HarryMoseley），一个27岁的年轻人。此后莫斯利再也没有更出色的成就，因为他1915年在加利波利于绝望中死于英国的进攻，那是一场直接夺去了许多很有希望的年轻人的生命的战役，其中还包括了诗人鲁珀特·布鲁克。莫斯利的工作像门捷列夫的一样，暗示有许多缺失的元素，其中有一个就是在玻尔的实验室发现的，用哥本哈根的拉丁文命名为铪。玻尔在1922年接受诺贝尔物理奖时所作的演讲中，顺便宣布了这一发现。演讲的主题是令人难忘的，玻尔详细地描述了他在另一次演讲中所作的、几乎是诗一般的总结，即量子的概念是如何得来的：
“一个原子中任意电子的目定约束模型的系统分类逐渐产生了，这种分类就像门捷列夫著名的预测表一样，圆满地解释了元素的物理和化学性质之间存在的明显的联系。这种对物质性质的解释，实现、甚至是超过了毕达哥拉斯的梦想，这种古代的理想就是将自然定律的表述削减为纯数字的要素。”
就是在这一切似乎都如此流畅地进行的时刻，我们开始认识到：玻尔的理论就像其他的理论一样，迟早总会到达它的极限。这种理论就像得了风湿病一样，开始时只是有点怪异的虚弱，随后才真正认识到，我们其实还没有解决原子结构根本上的问题。我们只是触及到它的外壳，而原子是一只带有蛋黄——原子核的鸡蛋，我们对原子核的了解还没有开始呢！
尼尔斯·玻尔是一个爱好沉思和闲暇的人。他获得了诺贝尔奖金后，就在乡村买了一栋房子。他对艺术的爱好扩展到诗歌。他对海森堡说：“对于原子来说，语言只能用于诗歌中；诗人也几乎完全不是描述事实，而只是创造映像。”这是一种出人意料的想法：对于原子来说，语言不是在描述事实而是产生映像。但事实确实如此。从文学的角度来说，可见世界后面的一切都是虚构的，是一种想像的表演。除了想像，没有其他的方式来谈论自然、艺术和科学界中那些不可见的东西。
当我们步入原子的大门时，我们就处在感觉失去作用的世界里。那里有一栋新的建筑，有一种不为我们所知的、将事物组合在一起的方法：我们只好试图用类推来描述它，而类推就是想像的一种新的作用。建筑的印象来自于我们能感觉到的有形世界。因为那是惟一能用语言描述的世界。但我们用来描述不可见事物的方式都是隐喻的，用我们从能听、看和感觉到的宏观世界中攫取的类似物来表述。
我们一旦认识到原子并不是构成物质最基本的粒子，就只能试图建立基本粒子如何连接和共同作用的模型。该模型就意味着是用类推的办法来表明物质是如何构成的。因此，为了检验该模型，就必须将物质粉碎，就像用金刚石割刀切割晶体的结构一样。
虽然人类的攀登越来越富有综合性，但取得的每一步进展都是对微观世界越来越深入分析的结果。当人们认识到原子是可分的时候，就意味着它也许有一个不可分的中心——原子核。然而，大约在1930年，人们就提出该模型需要修改完善。因为原子中心的原子核也不是组成物质的最基本的粒子。
希伯来评论员在解释《旧约全书》时说，在创世纪的第六天的黎明，神给人类创造了许多工具，从而使人具有了创造的才能。如果该评论员能活到今天的话，那么他将会写道：“神创造了中子。”确实如此，在田纳西的国立橡树岭实验室，那种蓝色的光就显示了中子的踪迹；在米开朗基罗的作品中，可看到神的手指触摸着亚当，神虽然没有呼吸，但却具有一种神力。
我们不必如此着忙，让我来说说1930年的一件事。在当时，人们仍认为原子核是无懈可击的，就像当初认为原子本身也是不可分的一样。问题是没有办法能将其破成电子碎片：其数量也完全不合适。原子核带有与其原子序号相等的正电荷（可平衡原子中的电子）。但原子核的质量并不是其电荷的固定倍数，其范围从等于电荷（在氢原子中）到在重元素中超过其电荷的两倍以上。只要人们仍相信物质肯定是由电子组成的，这一点就无法解释了。
是詹姆斯·查德威克（JamesChadwiek）打破了深深植根于人们头脑中的这种观念，并且在1932年证明了原子核由两种粒子组成：一种是带正电荷的质子，一种是不带电荷的中子。这两种粒子的质量几乎相等，大约等于氢原子的原子量。只有最简单的氢原子的原子核才没有中子，仅由一个质子组成。
中子因此而成为一种新的探测器，一种炼金术的火焰。因为它不带电荷，因而能被激发而不受电子干扰地进入原子的原子核，并使其改变。率先利用这一新工具的现代炼金术士，就是罗马的恩里科·费米。
恩里科·费米是一个奇怪的家伙。我很久以后才认识他，因为1934年罗马在墨索里尼手中，柏林是在希特勒手中，许多人和我一样还没有去过那里。但当我稍后在纽约见到他时，他深深地打动了我，因为他是我所见到的最聪明的人。或者说是个有异议的最聪明的人。他短小精悍、具有洞察力、非常直率，并且头脑中对要做的事总是有清晰的目标，就像他对事物能明察秋毫一样。
费米用中子依次轰击各种元素，并且使元素转变的神话变成了现实。你可以看到他使中子不停地流出反应器，因为这就是我们轻松地称之为“游泳池”的反应器，也就是说，中子的速度被水减慢了。我应该给这种反应器取一个合适的名字，高流量同位素反应器。田纳西国立橡树岭实验室仍在发展这一反应器。