重返爰丁堡
又回到亲切而熟悉的爱丁堡大学校园，彭桓武的眼前一片阳光灿烂。这次重返爱丁堡，他是作为爱丁堡大学理论物理系卡内基研究员（由钢铁大王卡内基设立的基金会出资）的身份，再一次由马克斯·玻恩任导师，并与玻恩合作共同进行场论、量子力学方面的研究。在都柏林的两年中，彭桓武靠获得的助学金维持生活，如今担任研究员，独立展开研究工作，拥有了一份固定收入。
在都柏林时，彭桓武听海特勒说起玻恩与爱因斯坦是密友，他们长年保持通信联系。两位国际物理大师是在柏林相识的，共同的人生目的和相同的伟大人格使两位各执不同学术观点的人建立了终生的友谊。
一次，彭桓武问玻恩：为什么爱因斯坦那样执着地研究统一场论？
玻恩的回答和就此进一步的讨论使彭桓武发现：一个理论物理学家的学术思想与其哲学背景（譬如一元论）有着紧密的关系。玻恩毫不讳言。正如他晚年所说：“关于哲学，每一个现代科学家，特别是每一个理论物理学家，都深刻地意识到自己的工作是同哲学思维错综地交织在一起的，要是对哲学文献没有充分的知识，他的工作就会是无效的。在我的一生中，这是一个最重要的思想，我试图向我的学生灌输这种思想……使他们能批判这些学派的体系，从中找出缺点，并且像爱因斯坦教导我们的那样，用新的概念来克服这些缺点。”
玻恩接着又说：“我十分推崇爱因斯坦的‘相对论。他的概念太伟大，使我深受感动，以至我决定不在这个领域里工作。”
彭桓武知道：为介绍和普及“相对论”，玻恩写了《爱因斯坦的相对论》一书。1926年，玻恩提出用统计学解释波函数，这本来是对发展量子力学做出的巨大贡献，但是他的这一成就并不被当时的一些物理学权威所承认和接受。其中就有爱因斯坦。
说起爱因斯坦，玻恩还告诉彭桓武一些关于他的趣事。
工作、研究和家庭是爱因斯坦这匹“马”身上拉的三驾车。爱因斯坦常常左手抱儿子，右手做计算。孩子的哭声伴着他脑海里的分子、原子和光量子旋转……有一次他外出，由于思考问题精力过分集中，竟把自已在什么地方给忘了，不得不打电话问秘书怎样才能回家。
玻恩和爱因斯坦在量子理论的诠释上的分歧是很深的。在对量子力学的解释上，爱因斯坦单枪匹马与哥本哈根学派对垒。1933年，两位科学家都被迫流亡外国，玻恩到了英国，爱因斯坦则移居美国新泽西州普林斯顿市，供职于该市一所高级研究所。1955年，爱因斯坦在小城走完了他生命最后的旅程。在此前长达30年之中，玻恩与爱因斯坦在通信中对科学问题展开了一场论战。这场论战往往又是哲学思想的战争。两位着名人物不仅是物理学家，同时都有各自的哲学见解。后来这些通信结集出版，成为颇有价值的学术着作。
在这部通信集中，玻恩数次向爱因斯坦提及他得意的中国门生——彭桓武。
玻恩在给爱因斯坦的信中写道：“中国人彭桓武尤其聪明、能干。他总是懂得比别人多，懂得比别人快。”“似乎他无所不懂，甚至反过来他还教我。”“他永远朝气蓬勃，乐观向上。”
1945年夏，彭桓武以论文《量子场论的发散困难及辐射反作用的严格论述》，顺利获得爱丁堡大学科学博士学位。他所论述的问题当时被理论物理界认为是一个最大的问题。
同年，彭桓武与玻恩合作以关于场的量子力学与统计力学的一系列探索性工作，共获爱丁堡皇家学会的麦克杜格尔——布里斯班奖。
都柏林最后的岁月
1945年夏，彭桓武得到了“教授的敲门砖”——科学博士学位后，在欧洲科学界有了自已更牢固的地位。8月，应薛定谔之邀，彭桓武赴都柏林高级研究院接替海特勒，任助理教授，继续研究场论，并具体指导来自法国的访问学者C.莫雷特，对较低能区核碰撞中的介子产生做更细致的计算。
几个月前，即4月30日，希特勒在他坚固的地下堡垒开枪自杀。几天后，苏联红军攻占柏林……希特勒的噩梦以他的一声长叹结束了。
恰在此时，又发生了一件震惊世界，尤其震惊世界物理学界的大事——原子弹爆炸。
1945年8月6日和9日，美国在日本广岛和长崎投下两颗原子弹。广岛大约60%的面积被摧毁，有15万以上的人在爆炸中死亡……
15日，日本宣布无条件投降。
第二次世界大战终于结束。但是，原子弹的阴影却永远地留在了大气层中，笼罩在整个地球之上。
经过一番认真的研究，彭桓武打算经欧洲大陆、穿过苏联的西伯利亚回祖国。为实现这一计划，他重新学习上小学时学过一年的俄语。可是不久，英国和苏联同盟国的关系瓦解，意识形态上的敌对使第三次世界大战的火药味隐约可闻。彭桓武常和海特勒讨论新的世界大战是否又会爆发。他担心战火再次被点燃。他的理想，他的梦，他要为之奋斗的事业在中国。可是，何时才是归期啊！
1946年夏，战后第一次基本粒子会议在剑桥大学举行。
桓武应邀出席会议。在会上，他与来自法国的钱三强和何泽慧相遇，并在会上聆听了由钱三强宣读的何泽慧撰写的《正负电子弹性碰撞现象》的论文。更让彭桓武高兴的是，在这次会上，他除了遇到我国许多着名物理工作者，如胡济民、梅镇岳、胡宁、吴大猷外，他还有幸与周培源导师相会。
与袓国地理上的距离被来自袓国的亲人们拉近了。彭桓武从他们那里得知日本帝国主义无条件投降后，蒋介石在国内挑起内战，战火又一次燃烧在祖国多灾多难的土地上。
在大会上，彭桓武还见到了在英国原子能研究初期做出过重要贡献的帕尔斯，帕尔斯欢迎彭桓武前去他所在的伯明翰大学工作。彭桓武在这里还遇到了福克斯。第二次世界大战爆发后，福克斯被英国当局拘留。从那之后，他被派去参加世界第一颗原子弹的研制。彭桓武向福克斯询问英国原子能研究机构的情况，福克斯却说：“我都想出来了！”之后，他说制造原子弹需要两样东西——回旋加速器和静电加速器。当时，彭桓武以为这位师兄已经厌倦了这项工作，后来从一份资料上获悉：苏联的间谍人员一开始便渗透到了由美国领导的代号为“曼哈顿工程”的原子弹研究项目中。正是由于这一至关重要的渗透，莫斯科才得以在1949年成功地试爆了第一颗原子弹。这比英、美两国的预测提前了许多年。一位代号“査尔斯”的苏联间谍与同伙为莫斯科提供了大量的有关“曼哈顿工程”原子弹研制过程及原子弹生产过程的详尽细节。这位“査尔斯”不是别人，正是克劳斯·福克斯。福克斯早在1941年便加入共产党，接受苏联指示，1950年被捕，9年后被释放，并回到了民主德国。
从这次基本粒子会议上回到都柏林，彭桓武心里再也难以平静。科学是一条战线，科研工作需要交流，能够与科学界的精英们共事，协力探寻物质世界的奥秘，发现创造的秘密，揭示微观世界未知的规律和混乱中的秩序，是一项多么有意义有价值的工作，是一切立志科学事业的人都梦寐以求的啊！9年来，在马克斯·玻恩和埃尔温·薛定谔身边，他向大师学习治学方针、工作原则和为人之道，学习玻恩学术民主、奖掖后人的高尚品德，学习薛定谔锲而不舍的奋斗精神。9年来，正是在名师指点下，与高素质的同行合作，他涉足了诸多瞩目世界的科学领域——晶格动力学、分子运动论、场论、固体物理、凝聚态物理中的超导问题，其中有些就是后来诺贝尔物理学获奖得主的课题。在爱丁堡和都柏林的经历，锻炼提高了他解决问题的本领和对学术问题的价值判断能力，使他更加成熟。在欧洲的科学界，他已崭露头角，并有着一席地位。几年里，他在苏格兰皇家学会学报、爱尔兰皇家学会学报、美国《物理评论》等刊物上，共发表了18篇论文。
可是，在彭桓武的心中只有一个声音，这声音是母亲的呼唤，它来自海洋的另一边，来自他亲爱的祖国——中国。