波耳的電子元素周期表是建立在原子結構的基礎上的，它實質上與門捷列夫建立的在化學反應基礎上得到的周期表一樣（在波耳以前，還有湯姆森的金字塔周期表，維爾納在1905年繪製的超長周期）。無論是從元素的化學性質推斷出來的周期表，還是從元素原子的電子球殼推斷出來的周期表，結論都一樣。摩斯利和波耳都曾清楚地說明周期表是建立在一個基本的數字序列基礎上的，這個數列決定了每個周期內元素的數目：第一周期2個，第二和第三周期8個，第四和第五周期18個，第六也許還有第七周期32個。我對自己一遍又一遍地重複說著這個序列--2、8、8、18、18、32……
在這個時候，我又重新開始去參觀自然科學博物館，再一次花費幾個小時在那兒盯著元素周期表看，這一次，我集中精神看的是寫在紅色小格子裏的原子序數。比如說，我會盯著釩元素看，在它那欄有個閃閃發光的金屬塊。我會想它是23號元素--23是5加18：在球殼最外層有5個電子，另外18個圍繞著惰性氣體般的核心轉。外層5個電子，也就是說它的最大化合價是5，若隻有3個電子，則球殼不完整。現在我知道了，就是這樣的不完整導致了釩元素獨特的顏色和磁化率。這種量化並沒有取代對釩的具體的現象研究，而是令我對其的現象研究更加深入，因為我把它看成一種啟示，從原子的角度來解釋為什麼釩元素有這些性質。定性研究和定量研究在我的腦中融為了一體，現在對釩的研究既可以定量，也可以定性。
波耳和摩斯利使我見識到周期表的數字之美。雖然從原子量也可看出端倪，但不容易。元素的很多特點和性質可以從它們的原子序數推斷出來，原子序數不再隻是表示核電荷的數目，而且還代表了每個原子本身的結構。上帝的算盤打得真是完美，富有邏輯，簡單而又經濟。
是什麼原因使金屬具有金屬的特性？電子的結構解釋了金屬為什麼形形色色。金屬的一些機械屬性，如高密度和高熔點現在能夠得以解釋了，那就是因為金屬原子的電子與原子核結合緊密。一個內部連接非常緊密的原子，也就是具有高“結合能”的原子，看上去會具有非比尋常的硬度、密度和高熔點。我最喜愛的幾種金屬就是這樣--鉭、鎢、錸、鋨，這些可做燈絲的金屬擁有很高的結合能。我很高興有充分的理由來解釋這些原子的傑出特性，也解釋了我對它們的偏愛。金屬的導電性則和可自由移動的電子脫離原子核釋放出來的“氣體”有關，這就解釋了為什麼電場能夠促使自由電子流過電線。金屬表麵存在大量的自由電子，這也就解釋了金屬特有的光澤，因為自由電子在光照的作用下劇烈振動，在移動的過程中散射或者反射光。
這種電子氣態理論進一步暗示出，在溫度和壓力達到極端條件時，所有的非金屬元素都能變成金屬。在20世紀20年代，人們已經成功地把磷變成了金屬，並且在30年代，人們預測，當壓力超過100萬個大氣壓時，氫也可能變成金屬，人們推測，木星這樣巨大的氣體行星的固體核心就是這麼來的。我覺得所有物質都可以變成金屬化這種觀點很令人滿意。
與長波光相比，我一直都對藍色光、紫色光和紫外線的奇特力量感到迷惑不解。這在暗室裏表現非常明顯：在暗室裏開非常明亮的紅色安全燈不會使正在衝洗的底片變得模糊，而隻要有一絲白光或是日光（裏麵當然含有藍色光），就會立刻使底片模糊。在實驗室裏也非常明顯，比如說，在紅光下氯可以很安全地和氫化合在一起，但是隻要有一絲白光的話，這個化合物就會立刻爆炸。在戴維舅舅的礦石櫃子中也很明顯，人們可以用藍色光或紫色光來激發磷光和熒光，但是用紅色光或橙色光卻做不到。最後一個例子，亞伯舅舅家裏的光電池在微弱的藍光下就可以反應，但是在強烈的紅光照射下卻毫無反應。是什麼原因使得大烈的紅光比微弱的藍光效果差？在學了波耳和普朗克的一些理論後，我才意識到這些看似矛盾的問題的答案在於輻射和光的量子性質。光或者輻射以最小單位傳播，或者說以量子傳播，而量子的能量取決於它們的頻率。短波光的一個量子，也可以說是一個藍色量子，它的能量比一個紅色量子的能量高，而X射線和γ射線的量子擁有比藍色量子還要高很多的能量。每一種原子或分子--無論是感光乳劑中的銀鹽，實驗室中的氯元素或氫元素，還是亞伯舅舅光電池中的銫元素或硒元素，抑或是戴維舅舅的礦石櫃中的硫酸鈣和鎢酸鈣，都需要某一種特定的能量級來引起反應。這可能隻需要一個高能量量子，而1000個低能量的量子卻實現不了。早在20世紀，人們就有疑問，如果氣溫降到接近絕對零度，金屬裏的“電子氣”將會發生什麼變化，它們會“凍住”所有的電子嗎？金屬會變成絕緣體嗎？人們用水銀做實驗，發現事實完全相反，在4.2℃時，水銀突然失去了所有的電阻，變成了完美的導體--超導體。因此，人們可以用液態氦來冷卻水銀，得到一個水銀圈，電流可以永遠在水銀圈內流動而不會減弱。