道尔顿陷入了沉思：我们对原子的实质又有什么了解呢？自然界中真有原子吗？也许原子不过是一种哲学范畴？如果原子确实存在，那么，根据原子论就肯定能把物质的一切属性和各种规律解释清楚。不过，难道可以把基尔温和惠更斯提出的理论称为原子论吗？他们与波义耳和牛顿的学说又有什么区别呢？化学是有缺陷的，这就是还缺少一种真正可靠的物质结构理论！
这些新的思想鼓舞着道尔顿。他开始顽强地研究起来。他去实验室，跑图书馆，伏在桌上撰写理论总结……首先，必须对原子要有一个清晰的概念。
原子有些什么特点？一种元素的原子和另一种元素的原子有没有区别？原子非常微小，肉眼不可能看到，但是有没有办法测定原子的重量、形状和大小呢……几年的艰苦劳动不久就有了结果。1803年10月21日。这天晚上。曼彻斯特文哲学会的会员们终于听到有关原子的研究报告。约翰·道尔顿站在讲坛上，向听众介绍了他的化学原子论。
“最后，我想把我提出的这个理论的主要之点归纳一下。过去所有的微粒说都一致主张，微粒是一些完全相同的小球。我却认为，一种元素的原子（不可分的细小颗粒）彼此是相同的，但它们和另一些元素的原子则互不相同。目前我们对原子的大小尽管还一无所知，但是我们仍然能够指出原子的一种基本的物理性质，那就是：原子具有重量。为了证明这一论点，请允许我宣读一下我的第二项研究成果：‘表一，物体最小质点的相对重量’。原子不能再分，也无法称量。如果承认原子是按最简单的比例互相化合的，如果先把化合物加以分解，再把分解后的几种元素的重量百分比和它们之中最轻的元素的重量百分比进行比较，那么，我们就会得出一些引人注目的数据。
这些数据表明，一种元素的原子要比最轻的元素的原子重若干倍。请注意载有这些重量的第一表。表格就摆在诸位的面前。最轻的元素是氢。这就是说，我们可以把氢的原子量假定为1……”
道尔顿讲得引人入胜，听众听得津津有味。他们尽管都承认物质是由原子构成的；但是，像这样一种理论，这样一些精辟的概念，不仅能说明物质的性质，而且还能描绘物质的结构，却是任何人从未听说过的。道尔顿在黑板上画出许多小圆圈，把每两个、三个或四个小圆圈排成一组。这些符号就是最简单的化合物的最早化学式。
道尔顿的新理论引起了科学界的广泛注意。他应聘前往伦敦讲学。几星期后。他又回到曼彻斯特，继续从事没有做完的原子的测定工作。
一些意外情况给他带来了不少麻烦。例如，铜氧化后会生成黑色和红色的两种氧化物。氮也有几种不同的氧化物。怎样来解释这种现象呢？不过，他早已获悉普鲁斯特研究过的铜的两种氧化物。普鲁斯特的分析结果表明黑色氧化物含有80％的铜。红色氧化物含有89％的铜。其他研究工作者也做过一些分析，他们获得的结果和普鲁斯特的上述数据差别不大。在着手计算之前，有了这些资料已足够了。
道尔顿在文献中有时会查到一些只经过某一位学者测算的结果。这时他总要重新进行分析，检查一下是否有误，然后才动手计算原子量。他求出的原子量的许多数值仍然很不精确，因为他把氧的原子量规定为7，而不是16。
道尔顿算出的数值，其实就是我们现在所说的当量，也就是能表示化合价数的该元素的重量份数。氧原子是两价的，因此相当于氧原子量一半的重量就表示是一价。道尔顿始终未能求得氧的精确当量值。造成错误的原因在于分析方法不够完善，因而获得的结果很不准确。
道尔顿非常重视数量特征。在黑色氧化铜中，20个重量单位的氧和80个重量单位的铜相化合。氧的原子量既然是7，那么，与7个重量单位的氧化合的铜的重量就应当等于铜的原子量。道尔顿求出铜和氧的化合比例数为28。在红色氧化铜中，11个重量单位的氧和89个重量单位的铜相化合。按氧的原子量为7计算，铜和氧的化合比例数为56。道尔顿惊讶地注视着这两个数字——28和56。
“原来第二个数比第一个数大一倍！有意思的是把氮的几种氧化物照样计算一下，会得出什么结果呢？”他惊呼道，随即飞快地算了起来。
“完全一样！又是一个数比另一个数大一倍。说不定原子具有一种可按不同重量比互相化合的特性吧？”
这想法真是太迷人了。
“对，就是这样。在黑色氧化铜中，和一个氧原子化合的是一个铜原子；而在红色氧化铜里，却是两个铜原子。”
可见，这绝不是什么偶然的巧合，而是物质的一种基本属性。倍比定律正是自然界的一条规律。
道尔顿把这个发现告诉了斯蒂芬斯。
“问题就出在原子互相结合的本领上。假如一个氧原子和一个铜原子结合，生成某种氧化物，那么，一个氧原子同两个铜原子结合就会生成另一种氧化物。第一种化合物和第二种化合物含铜量的比自然为1∶2。”
“你的原子论果然名不虚传。”斯蒂芬斯微笑着说。
“有人总是把原子论说成是一种假说，但是，你尽可相信我的话，原子论完全是真理。我取得的一切成果都使我对这一点确信无疑。”
“喂，约翰，你真的变成大人物了，我的朋友。去年人家请你去了爱丁堡和格拉斯哥，今年……”
……今年，曼彻斯特文哲学会的领导决定选举约翰·道尔顿为学会副主席。正式选举是在1808年5月举行的。伦敦皇家学会再一次邀请道尔顿前去讲学。1809年末，他来到伦敦，与英国最优秀的学者们欢聚晤谈，参观了一些实验室，了解了他们的工作情况。他和亨弗利·戴维接触最多。年轻的戴维是一位才华横溢的研究家。道尔顿观看了戴维发现的新元素钾和钠，兴致勃勃地看到一小块金属钠浮在水面上，冒出了忽闪忽闪的黄色火焰。
“这是一项奇妙的发现，爵士。”
“您对化学的贡献也不算小，道尔顿先生。发现倍比定律要比发现一种新元素重要得多。至于提出原子论的这个成就就更不必多说了。”
他们沉默片刻，然后戴维接着说道：
“您若能当选伦敦皇家学会的会员，将是学会的莫大光荣，约翰·道尔顿先生。我可以提出这样的建议吗？”
“我请您不必这样做，戴维爵士。我热爱曼彻斯特和那里的文哲学会。
科学家住在什么地方，对科学是无关紧要的。关键在于要对科学做出贡献。”
“好吧，道尔顿先生。不过，我毕竟觉得这里的条件要好得多。”
“我看，也不见得。爵士。请您答应我，不要这样做。”
一生的追求
几星期后，道尔顿又回到曼彻斯特。尽管道尔顿非常谦虚，他在学术上的声望还是越来越高。这时，连外国人都已在纷纷议论他了。道尔顿的原子论引起了欧洲各国科学家的重视。1816年道尔顿当选为法国科学院通讯院士。1817年，当选为曼彻斯特文哲学会主席。1818年，英国政府委派他担任约翰·罗斯探险队的科学顾问，罗斯亲自向道尔顿转达了这项任命。
“我在探险队里的任务是什么？”道尔顿问。
“老实说，您的任务可不轻哪：气象和物理学的研究工作全部归您领导。”
“探险队的目的地是哪里？”
“北极。我们打算对北极地带进行一次考察，直到北极的极点。”
“您的好意使我感到荣幸，不过我还是希望留在英国。我觉得我在这里要解决的一些问题具有更大的科学价值。到了那冰天雪地的北极，就无法研究我心爱的问题了。”
“您已经下定决心了吗？”
“是的。”
“非常遗憾，道尔顿先生。探险队得不到您在学术上的帮助了。”
道尔顿不肯分散精力和失去宝贵的时机，宁肯在书房里按部就班地进行工作。他继续研究原子量的测定问题，算出的结果日益准确。他又产生了一些新思想，提出了各种有趣的假设，并且反复验算和修正了许多科学家的分析数据。道尔顿一次次公布新的原子量表。表上开列的数字有的和过去发表的数字完全一样，有的要多出一倍或两倍。原子量被测定的元素数目不断增多。不仅是英国的科学家，就是法国、德国、意大利、瑞典和俄国的学者也都密切注视着他的成就。但是，令人奇怪的是：这样一位世界闻名的学者居然还不是皇家学会的会员。戴维在未取得道尔顿同意的情况下，终于推荐他为会员候选人。1822年，道尔顿成为皇家学会会员。此后不久，他来到法国。
道尔顿受到巴黎科学界的殷勤款待，出席过各种学术会议，做了多次学术报告，接触到大批学者。盖—吕萨克会见他时特别热情，还领他参观了自己的几个实验室。
“科学好比浩瀚的海洋。”盖—吕萨克接着刚才的话题说。
“说得对。只要有一个可靠的罗盘，就有可能到达彼岸。”道尔顿深表赞许。
“依我看，我们永远不可能抵达对岸。我们刚一接近它，就展现出一片新的地平线。我们向它走去，无边无际的海洋又会出现在眼前。”
“探索者的命运就是这样：永远处于探索之中，并在不停地奔向未知的世界。”
“道尔顿先生，您的原子论在化学上开辟了一个新时代。”
“我们志同道合，使我非常高兴。可是我的原子论远远不够完善。还有许多工作要做，我的设备简陋，事情不太好办。”
“您将来有何打算？”
“我当然不能在原地踏步不前：现在经常有人宣布发现新元素的消息。
必须进行数以百计的实验。来测定他们的原子量。我不愿扔下改进原子量测定方法的工作。对于很多事物，我们还只能提出某些推测。举例说吧。单质（元素）是简单原子构成的，化合物是复杂原子构成的。简单原子是怎样结合成复杂原子的？我们不知道。一个复杂原子含有多少个简单原子？我们同样不清楚。比如，怎样才能确定一个复杂的水分子是由多少个氢原子和氧原子组成的呢？”
“噢，这必须有新的证据才行。”
“当然，未来在召唤我们。也许有一天科学会揭示出原子的秘密。”
“您已经走上了这条道路。”
“但是我离目标还远得很哪，尊敬的同事。”
道尔顿继续进行着探索、分析和计算，提出了一个个假设……他的各种见解和主张变得越来越清晰明确，逐渐形成一整套严密完整的原子论。
闪光的荣誉
道尔顿的重大科研成果，已为社会所公认。由于他在化学和物理学方面作出的发现，特别是由于他创立了原子论，英国政府于1826年授予他一枚金质奖章。伦敦皇家学会举行了隆重的授奖仪式。亨弗利·戴维爵士发表了长篇讲话。此后几年中，道尔顿陆续当选为柏林科学院名誉院士、莫斯科科学协会名誉会员和慕尼黑科学院名誉院士。
为表彰全世界杰出学者取得的成就，法国科学院选出了一个荣誉理事会，由欧洲最著名的11位科学家组成。其中英国科学界的代表是亨弗利·戴维。戴维死后，改由约翰·道尔顿继任。1831年，道尔顿应约克郡的邀请，参加了英国科学促进协会的成立大会。1832年，道尔顿被授予牛津大学的最高学位。
在举行授予学位的仪式时，大厅充满了节日气氛。牛津大学校长身穿红袍，用拉丁文致词。在专门布置的讲坛上，有一排带有高靠背的木椅子，上面坐着约翰·道尔顿、迈克尔·法拉第、大卫·布儒斯特和罗伯特·布朗。
大厅里的人们都在凝神谛听。发言人的拉丁语讲得非常流畅。
“教授万岁！民法学博士万岁！”校长在结束讲话时高呼道。
奏乐。全体肃立。校长走到无比激动的道尔顿跟前，把一件红色绸袍披在他的肩上。法拉第、布儒斯特和布朗也都先后披过这种象征荣誉的红袍。
道尔顿感到满心欢喜。谁能想得到呢？一个勤劳质朴的教友会的基督徒居然能得到这样的荣誉！他的心里充满了自豪感：他尽到了一个科学家应尽的天职，他为科学献出了自己的精力、智慧和热情。
英国政府不得不对道尔顿的生活安排表示关注，于1833年发给他一笔养老金。在剑桥大学召开的隆重大会上，宣读了政府的这一决定。大礼堂里挂满了带有镀金镜框的珍贵名画。西奇威克教授站在讲坛上，列举了道尔顿为科学建立的丰功伟绩：
“有鉴于尊敬的约翰·道尔顿对科学做出了重大贡献，政府特委托我向他表示敬意，并转达一项政府决定：每年发给他养老金150英镑。”
掌声雷动。道尔顿身披红袍，站了起来，向全场鞠躬致意。
深受感动的道尔顿，散会后来到公园：他想在回家以前散散步，好让心情平静下来。
“道尔顿先生！”
他转过身来，只见一位身穿黑燕尾服的高个子男人站在他的面前。
“我从曼彻斯特来，负有特殊使命前来拜访。您已被选为曼彻斯特市的荣誉公民，市政府认为这还不能充分表达对您的敬意。因此，又通过一项决议，要在曼彻斯特市最宏伟的大厅——市政厅安放您的半身塑像。伦敦有位名雕塑家已同意承做这座塑像。为此，我们敦促您能回曼彻斯特一趟。”
“我衷心地感谢您们。如果不是怕拒绝此事会得罪曼彻斯特市的全体公民，我肯定要表示拒绝。请代我转告市长，就说我一定回去，而且要永远定居在曼彻斯特。”
道尔顿又来到了曼彻斯特文哲学会的会员中间。他一如既往地苦苦钻研，做了不少学术报告。
但是，他的弟弟乔纳森竟不幸猝然去世。这使道尔顿纪念像的揭幕式蒙上了一层阴暗的色彩。
两兄弟平生相依为命。道尔顿失去了心爱的弟弟，很久都在伤心。他并不害怕死亡，而且还蔑视死亡。他虽说已经上了年纪，但仍然渴望工作，向往着新的发现。他日渐衰老起来，经常患病，越来越难以坚持工作了。
1844年7月27日，道尔顿与世长辞。
约翰·道尔顿逝世的噩耗，震动了整个曼彻斯特。他的灵柩停放在市政厅里。大厅光线昏暗，一片死寂。人们不分昼夜地涌向这里，哀悼这位伟大的天才。两星期来，人群一直川流不息。英国向自己的儿子告别，就这样延续了两个星期。
1844年8月12日，全市下半旗致哀。人们聚拢在人行道上、阳台上或窗户旁。哀乐声中，送葬队伍朝着阿德维克公墓缓缓走去。跟在灵柩后边的，有很多学者，也有不少从未听说过原子的、与科学毫无关系的人。但是，连这些人全都明白：去世的是一位大科学家，不仅他们的祖国，而且整个世界都在对他悼念不已……英国人悲哀地垂下头来，永远送别了伟大的约翰·道尔顿。