1.神秘的射线
1895年1月的一天，德国维尔茨堡大学物理研究所所长伦琴（1845-1923）正在做阴极射线的实验。阴极射线是从真空放电管的阴极发射出来的，当时许多科学家都在研究这种射线的特性。
为了使实验不受外界光线的干扰，伦琴把真空放电管放在一个薄纸板箱里，并遮蔽了所有门窗。当他接通电源时，忽然发现不远处涂着铂氰化钡的荧光屏上闪烁着淡绿色的荧光，切断电源，绿光随之消失，接通电源，光又再度出现。
伦琴感到很奇怪！放电管被纸板隔着，阴极射线是绝不会透射出来的，那这是怎么一回事呢？难道从放电管里还能发出另一种穿透纸板的射线吗？伦琴又把一本书放在管子与屏幕之间，荧光继续闪烁着；他又换了一块木板，荧光仍然闪烁着。面对这种不可思议的、看不见的射线，伦琴给它取了一个名字“X射线”，X意即未知数。
伦琴为这一发现欣喜若狂，一连好几天躲在实验室里反复研究。伦琴的乐而忘返引起了他妻子的不满，就去实验室找他。当她进入实验室时，看到伦琴正兴奋地做着实验，淡绿色的荧光映入了她的眼帘，她也被这奇妙的射线给迷住了，她马上转怒为喜。
伦琴让她手持荧光板由近而远移动，想测一下射线到底能射出多远。她没走几步，便惊讶地站住了，眼睛死死盯在荧光板上。不知发生了什么事的伦琴赶忙走过去，结果他也惊呆了。只见在荧光板上显示着一只手骨的影像，手指上的戒指清晰可辨。
不久，伦琴就向数百名听他讲演的科学家公布了他的发现；同时，还向人们展示一张他夫人的手骨照片，这就是人类历史上第一张X射线照片。
这可真是一件前所未闻的事情！这个惊人的消息立即成为各家报纸的头版头条新闻，并通过电话和海底电缆迅速传遍了全球。
伦琴发现X射线的消息传到了法国科学家贝克勒耳（1852-1908）的耳朵里，他马上想到自己正在研究的荧光物质是否会在阳光照射下发出X射线呢？他把照相底片用黑纸包好，上面放上荧光物质铀盐，然后把它们放在阳光下曝晒。过一段时间后，他把底片冲洗出来，发现底片果真被感光了。由于太阳光不能穿透黑纸，所以，贝克勒耳初步断定，铀盐在阳光照射下，放出了X射线。为了进一步确定这一现象，他准备再做几次实验。没料到，天公不作美，赶上了连绵的阴雨天，这下可急坏了贝克勒耳。没办法，他只好把包裹着的底片和铀盐一起放在抽屉里。几天之后，他突然想起上次照射后的荧光或许不会完全消失，底片会不会轻度曝光呢？他把底片冲了出来，结果使他目瞪口呆；底片全部变黑了。既无阳光照射又无强烈荧光，底片为什么会完全变黑呢？
他马上意识到，铀盐自身就在不断地放出一种看不见的射线，它的穿透能力比X射线还强。
就这样，一个偶然的机会使贝克勒耳发现了震惊世界的天然放射性现象。
2.生命之光
在一间堆置废物的破厂棚里，玛丽•居里和丈夫正在紧张地工作着。只见她穿着一件沾满灰尘和被酸腐蚀的工作服，冒着呛人的浓烟，手里拿着一根笨重的铁棍，正在不停地搅动着一锅沸腾的沥青铀矿渣，一整天下来，他们累得精疲力竭。他们就这样，成年累月地干着。
是什么东西使他们如此执着呢？
贝克勒耳的发现立刻引起了居里夫人的极大兴趣。除了铀之外，别的元素会不会也有这样的现象呢？好奇心驱使她着手这方面的实验。
经过几个月的辛勤工作，居里夫人搞清了钍也具有放射性。在一次实验中，她意外地发现：沥青铀矿中还存在着比铀和钍放射性更强的新元素。居里夫妇一同投入了研究，他们废寝忘食，昼夜不停，终于在1898年7月，分离出一种新元素，其放射性比铀大400倍，居里夫人特意将它命名为钋，以此来纪念自己的祖国波兰。那时的波兰正处在沙皇俄国的统治下，身在异国的居里夫人，对祖国却充满了火一样的热情。居里夫人从小就热爱自己的祖国，少年时代就常参加革命活动。由于沙皇统治下的波兰不允许女子进大学，为了满足强烈的求知欲，她不得不离开祖国，于1891年到巴黎求学。在巴黎留学的艰苦岁月里，她结识了居里，共同的科学理想使他们结为伴侣，从此，他们在科学的海洋里，乘风破浪，携手共进。
钋元素发现后，他们又发现了一种比钋还要强的放射性元素，他们把它叫做“镭”，就是“放射”的意思。镭的发现，轰动了全世界。为了把镭提取出来，他们设法找到了那间破厂棚。在这潮湿阴冷的棚子里，他们日复一日、年复一年，风雨无阻，以百折不挠的毅力，克服了种种困难，经过四年的艰苦奋战，终于从数百吨沥青铀矿中，提炼出一克镭盐。夜深入静，盛着镭盐的玻璃瓶向四周闪烁着迷人的光辉，这光里凝聚了居里夫妇多少辛勤劳动的心血啊！这不正是一种生命之光吗？
不幸的是，这位深受全世界崇敬的镭的“母亲”，却因受射线的照射，于1934年7月患白血病逝世。
但是，可以告慰居里夫人的是，就在她去世一年后，她的女儿和女婿由于首次人工获得放射性元素而共同获诺贝尔化学奖，这是居里家族第三次获得这个科学界的最高荣誉。
伊伦•居里是居里夫人的长女。从她懂事起，就被父母所从事的科学事业深深地吸引住了。居里夫人对后代的教育也十分热心，她反对把孩子关在教室里死读书的方法，主张宁可学得少一些，但要学得好一些。她曾对孩子们实行了灵活多样、生动活泼的教育方法，收到了良好的效果。在伊伦21岁时，她毫不犹豫地选择了放射性这一研究方向，走上了她母亲正在走的道路，加入了母亲的研究行列。
1946年，加利福尼亚大学的科学家们人工制造出了96号元素。为了纪念居里一家，这一新元素被命名为“锔”。
更令居里夫人欣慰的是：镭的光芒终于照亮了一个新世界！自古以来，科学家们都笃信，原子是这个世界上的最小粒子。可是，从原子内部竟然还能放出射线，这些发现给了科学家们当头一棒，这一棒打碎了原子这个不可分的坚固堡垒，动摇了形而上学世界观统治的基础，给物质观带来了一场全新革命。这些发现揭示了物质结构的复杂性，证明了原子并不是宇宙大厦的最小砖块。从此，一个新的世界——微观世界向人类敞开了大门。
3.师徒三人的原子情
原子内部究竟有些什么呢？首先走进微观世界的大门，结识原子家庭成员的是剑桥大学卡文迪许实验室主任汤姆孙（1856-1940），1897年汤姆孙发现阴极射线可被电场和磁场偏转，从它偏转的方向表明，阴极射线是一种带负电的粒子流。他测量出单个粒子的质量仅是氢原子的一千八百四十分之一，从而确定了这种粒子就是已被预言过的“电子”。
既然电子是原于内部的一员，汤姆孙就开始猜测原子的构造。他认为原子呈球形，正电荷均匀地分布在球中，电子则掺合在球体的某些位置上。这就像西瓜一样，红色的瓜瓤代表正电荷，黑色的瓜子就是电子。
那么，汤姆孙的这种设想对不对呢？他的学生卢瑟福（1871-1937）决定用实验来验证一下。
卢瑟福于1894年从新西兰来到剑桥大学，在汤姆孙的指导下，从事放射性的研究。他那惊人的实验才干，很快就博得了汤姆孙的赞扬：“我没有一个学生对研究所具有的热情比卢瑟福更大。”到了后来，汤姆孙年事已高，就主动辞去了卡文迪许实验室主任的职务，并执意让他的得意门生卢瑟福继任了这一职位。
卢瑟福用一块非常薄的金属箔做靶子，用放射性元素所释放出的粒子做“子弹”去轰击箔片上的原子。结果发现绝大部分粒子都是直线穿过的，只有极个别的被弹了回来。
如何解释这一奇怪的散射现象呢？卢瑟福认为原子内部绝大部分是空隙，在原子的中心有一个带正电荷的、体积小、质量大的核，电子绕着原子核飞速运转。这个微小的世界就好像一个“小太阳系”，这就是原子结构的“行星模型”。这样，卢瑟福就否定了他老师所提出的那个模型。
尽管行星模型能合理地解释实验结果，但是也存在着无法克服的困难。由于电子绕核运转会辐射光，所以它们很快就会坠落到原子核上，原子也随之毁灭。然而，事实并非如此。
卢瑟福的学生玻尔（1885-1962）敏锐地看出了行星模型的这一缺陷，就准备用新的理论来武装它。
玻尔从丹麦哥本哈根大学毕业后，慕名来到汤姆孙的门下，他满怀信心，刚一进门就送上一篇与汤姆孙观点有所不同的电子学论文，希望能得到这位权威的指导。没料到，这却触犯了权威的尊严，他不但没有得到指导，反而受到了冷遇。正在这时，已去曼彻斯特任教的卢瑟福来剑桥作报告，玻尔为他的新思想和作风所吸引。他断然离开剑桥，另拜卢瑟福为师。卢瑟福非常欢迎玻尔的到来，在他的关怀下，玻尔的才华开始展现出来。后来，玻尔把导师的科学精神和优良品德发扬光大，形成了世人敬仰的“哥本哈根精神”。
1905年，年轻的爱因斯坦的光量子论和相对论轰动了整个世界，玻尔果断地把量子概念引进原子理论中来，提出了闻名遐迩的原子模型。玻尔认为电子只沿着一定的能级轨道绕核运转，只要电子在它的轨道上运动就不会发光；只有当外层能量较大的轨道中的电子跳到内层能量较小的轨道上时，多余的能量才以量子的形式从原子中发射出来，这个量子也就是爱因斯坦所说的光子。
玻尔成功地改造了自己老师的模型，内心忧喜参半；鉴于以前的教训，拖了将近半年，才惴惴不安地向卢瑟福作了汇报。出乎意料之外，他不但没有受到老师的责怪，反而得到了热情的鼓励。卢瑟福认真地修改了玻尔的论文，并把它推荐给著名杂志发表。玻尔的理论震惊了世界，由此翻开了人类认识物质结构的崭新篇章。
1940年德军占领了丹麦。德国人想利用玻尔尽快研制出原子武器，以达到征服全球的目的。对此，英美万分焦急，担心德国抢先制造出原子弹。美国总统罗斯福和英国首相丘吉尔亲自部署了夺取玻尔的秘密行动。德国总部很快获悉了这个消息，立即下令：逮捕玻尔！
这时，玻尔已偷渡到斯德哥尔摩，登上了一架没有任何标记的、特制的蚊式双引擎飞机。玻尔坐在改装过的炸弹舱内，几乎不能动弹，由于高空缺氧，他很快就失去了知觉。
当飞机在英国爱丁堡附近一个空旷的机场上降落后，玻尔被移放到一具担架上，由皇家空军的一辆蓬车送入医院后来，玻尔在美国同爱因斯坦一起，指导制造了世界上第一颗原子弹。
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