在蒙特利尔的麦吉尔大学，年轻的新西兰出生的欧内斯特·卢瑟福对新的放射性物质产生了兴趣。他与一位名叫弗雷德里克·索迪的同事发现，这些少量物质中蕴藏着巨大的能量储备，而这些储备的放射性衰变可以解释地球大部分的热量。他们还发现放射性元素会衰变成其他元素——比如说，今天你有一个铀原子，明天你可能就有一个铅原子。这确实非同寻常。这是纯粹的炼金术；以前没有人想象过这种事情会自然而然地发生。
卢瑟福一向务实，他是第一个看到这其中可能存在有价值的实际应用的人。他注意到，在任何放射性物质样品中，总需要相同的时间让一半样品衰变——即著名的半衰期——而且这种稳定可靠的衰变速率可以用作一种时钟。通过从一种物质现在拥有的辐射量以及它衰变的速度向后计算，你就可以算出它的年龄。他测试了一块沥青铀矿，即铀的主要矿石，发现它有 7 亿年的历史——远比大多数人愿意承认的地球年龄要古老得多。
1904年春天，卢瑟福前往伦敦，在皇家研究所——那个由伦福德伯爵仅仅105年前建立的庄严机构，尽管那个粉饰和戴假发的时代与维多利亚晚期那种卷起袖子大干的强健相比，现在似乎是一个遥远的时代——发表演讲。卢瑟福在那里谈论他关于放射性的新衰变理论，作为演讲的一部分，他拿出了他的那块沥青铀矿。卢瑟福委婉地——因为年迈的开尔文虽然不总是完全清醒，但也在场——指出，开尔文自己曾提出，发现某种其他热源会使他的计算失效。卢瑟福找到了那个其他热源。多亏了放射性，地球可以——而且显而易见地是——远比开尔文计算所允许的2400万年要古老得多。
开尔文对卢瑟福恭敬的陈述报以微笑，但实际上他无动于衷。他从未接受过修正后的数字，并且至死都相信他关于地球年龄的研究是他对科学最敏锐、最重要的贡献——远比他在热力学方面的工作更伟大。
与大多数科学革命一样，卢瑟福的新发现并未被普遍接受。都柏林的约翰·乔利直到 20 世纪 30 年代都坚称地球年龄不超过八千九百万年，直到他自己去世才停止。其他人开始担心卢瑟福现在给了他们太多的时间。但即使有了放射性测年法，正如衰变测量后来为人所知的那样，我们也需要几十年的科学研究才能将地球的实际年龄误差缩小到十亿年左右。科学走上了正确的轨道，但仍然相去甚远。
开尔文于 1907 年去世。同年，德米特里·门捷列夫也去世了。像开尔文一样，他富有成效的工作早已成为过去，但他晚年明显不那么平静。随着年龄的增长，门捷列夫变得越来越古怪——他拒绝承认辐射、电子或任何其他新事物的存在——而且越来越难以相处。他最后的几十年大部分时间都在欧洲各地的实验室和讲堂里愤然离去。1955 年，第 101 号元素以他的荣誉命名为钔。“恰如其分地，”保罗·斯特拉森指出，“它是一种不稳定的元素。”
当然，辐射仍在继续，以各种意想不到的方式持续存在着。在 20 世纪初，皮埃尔·居里开始出现明显的辐射病症状——特别是骨骼的钝痛和慢性不适感——这些症状无疑会令人不快地发展下去。我们永远无法确切知道，因为 1906 年，他在穿越巴黎街道时被一辆马车致命地碾过。
玛丽·居里余生都在该领域卓越地工作，并于 1914 年帮助建立了著名的巴黎大学镭研究所。尽管她获得了两次诺贝尔奖，但她从未被选入科学院，很大程度上是因为在皮埃尔去世后，她与一位已婚物理学家发生了一段风流韵事，这段风流韵事即使在法国人看来也足以引起丑闻——或者至少让那些管理科学院的老头子们感到丑闻，这或许是另一回事。
长期以来，人们一直认为任何像放射性这样神奇地充满能量的东西必定是有益的。多年来，牙膏和泻药制造商在其产品中添加放射性钍，至少在 20 年代末之前，纽约芬格湖区的格伦斯普林斯酒店（以及无疑还有其他酒店）都自豪地宣传其“放射性矿泉”的治疗效果。直到 1938 年，放射性才在消费品中被禁止。此时，对于居里夫人来说已经太晚了，她于 1934 年死于白血病。事实上，辐射是如此有害且持久，以至于即使是现在，她 1890 年代的论文——甚至她的食谱——也太危险而无法处理。她的实验记录本保存在铅衬盒子里，想要查看的人必须穿上防护服。
多亏了第一代原子科学家们的奉献和无意中冒着高风险的工作，到了二十世纪初，人们越来越清楚地认识到地球无疑是古老的，尽管还需要半个世纪的科学研究才能有人自信地说出它到底有多古老。与此同时，科学即将迎来一个属于自己的新时代——原子时代。
万物简史
第三部分 新纪元破晓
物理学家是原子思考原子的方式。
——佚名
第八章：爱因斯坦的宇宙
随着十九世纪接近尾声，科学家们可以满意地回顾，他们已经解开了物理世界的大部分奥秘：电学、磁学、气体、光学、声学、动力学和统计力学等等，都已在他们面前井然有序。他们发现了 X 射线、阴极射线、电子和放射性，发明了欧姆、瓦特、开尔文、焦耳、安培和微小的尔格。
如果一件事物可以被振荡、加速、扰动、蒸馏、组合、称重或气化，他们都做到了，并且在此过程中产生了一系列如此 weighty and majestic (沉重而庄严) 的普适定律，以至于我们仍然倾向于用大写字母书写它们：光的电磁场理论、里希特定比定律、查尔斯气体定律、气体结合体积定律、第零定律、价键概念、质量作用定律，以及其他数不胜数的定律。整个世界都随着他们独创性产生的机械和仪器叮当作响、喷着蒸汽。许多智者相信，科学已经没有什么大事可做了。
1875 年，当德国基尔一位名叫马克斯·普朗克的年轻人决定将一生奉献给数学还是物理学时，他被极力劝阻不要选择物理学，因为那里的突破都已经完成了。他被保证，即将到来的世纪将是一个巩固和完善的世纪，而非革命的世纪。普朗克没有听。他学习了理论物理学，并全身心投入到熵的研究中，这是热力学的核心过程，似乎为一个雄心勃勃的年轻人带来了很大的希望。[15] 1891 年，他公布了他的研究结果，却沮丧地得知关于熵的重要工作实际上已经完成了，这次是由耶鲁大学一位名叫 J·威拉德·吉布斯的隐退学者完成的。
吉布斯也许是大多数人从未听说过的最杰出的人物。他谦逊到几乎隐形，除了在欧洲留学三年外，几乎一生都在康涅狄格州纽黑文市他家和耶鲁大学校园之间的三个街区范围内度过。在耶鲁大学的前十年，他甚至懒得领薪水。（他有独立收入。）从 1871 年加入大学担任教授到 1903 年去世，他的课程平均每学期吸引的学生略多于一人。他的书面著作难以理解，并使用了一种许多人无法理解的私人符号系统。但隐藏在他晦涩公式中的是最高智慧的洞见。
1875年至1878年间，吉布斯发表了一系列论文，统称为《论非均相物质的平衡》，这些论文 dazzlingly elucidated (令人眼花缭乱地阐明) 了几乎所有事物的热力学原理——“气体、混合物、表面、固体、相变……化学反应、电化学电池、沉降和渗透，”引用威廉·H·克罗珀的话。本质上，吉布斯所做的是证明热力学不仅仅适用于像蒸汽机那样大规模、嘈杂尺度上的热量和能量，而且在化学反应的原子层面上也存在并具有影响力。吉布斯的《平衡》被称为“热力学的《原理》”，但出于无法推测的原因，吉布斯选择在《康涅狄格文理科学院学报》上发表这些里程碑式的观察结果，这本期刊即使在康涅狄格州也默默无闻，这就是为什么普朗克直到为时已晚才听说他。
普朗克并未气馁——或许略感沮丧——转向了其他事务。[16]我们稍后会自行转向这些事务，但首先我们必须稍微绕道（但相关！）前往俄亥俄州克利夫兰，以及当时被称为凯斯应用科学学院的机构。在那里，1880 年代，一位名叫阿尔伯特·迈克尔逊的中年早期物理学家，在他的朋友、化学家爱德华·莫雷的协助下，进行了一系列实验，产生了奇怪而令人不安的结果，这对随后的大部分事物都产生了深远的影响。