。使他感兴趣的是乡村的景物，是至今仍为曼彻斯特风光特色的种种东西：流水、沼气、二氧化碳。道尔顿思忖着有关这些东西由于重量而结合在一起的方式的种种具体问题。水由氢和氧构成，为什么特定份量的氢和氧相结合就会产生特定份量的水？为什么当二氧化碳产生后，或甲烷生成后，这些东西重量不变？

    1830年的整整一个夏天，道尔顿都在潜心研究这个问题。他写道：“就我所知，对元素粒子的相对重量的研究完全是一件新的工作。最近，我深入研究了这个问题，并已取得相当的成功。”他认识到，这个问题的答案应当是：是的，古老的希腊原子学说是千真万确的。不过，原子不是抽象的，在物理学意义上，原子具有代表不同元素的重量。一种元素的原子（道尔顿称为“最终的或基本的粒子”）彼此相同，但与别的元素的原子则全然相异，而且，它们的差异表现为物理学意义上的重量差异。“我有理由认为，确有一些可以恰如其份地称为基本粒子的东西存在，它们决不可能从这一种变成另外一种。”

    1805年，道尔顿首次发表了他关于原子理论的如下见解：即使是最小量的碳，如一个碳原子，在结合成二氧化碳时，也总是带有一定量的氧——两个氧原子。

    如果与必要数量的氢原子相结合的两个氧原子生成水，那么，一个氧原子构成一个水分子，另一个氧原子则构成另一个水分子。

    其重量是正确的：生成一个单位的二氧化碳的重量的氧原子将生成两个单位的水分子。

    那么，不含氧原子的化合物——如沼气和甲烷，其中碳与氢相结合——的重量是否如此呢？

    是的，完全如此。如果从单个的二氧化碳分子，或从两个水分子中移出那两个氧原子，实际比例仍然精确无误：正好是生成甲烷的氢和碳的份量。

    相互结合的不同元素的重量比例恒定不变，这表明它们的原子结合方式有一种潜在的图式。

    这就是原子的精确算术。这种算术从化学理论中产生了近代原子论的基础。这是来自有关金、铜和炼金术的无数推测臆想的具有深刻意义的第一课，经过道尔顿达到了登峰造极的地步。

    另一课则是关于科学方法的。道尔顿是一个生活很有规律的人。57年来，他每天步行到曼彻斯特郊外，测量降雨量和气温——在这种天气做这类事情是十分单调乏味的。他积累了大量的资料，却得不出什么结果。不过，从一个探索性的，几乎是孩子气的问题，即与简单分子结构密切相关的重量问题中，却产生了现代原子理论。这就是科学研究的真谛：提出一个不得要领的问题，你也许就已经踏上了通往正确答案的道路。