许多人都会这样想：科学家必定都是上过大学的人。然而，事实并非如此。英国著名化学家、化学原子学说创立者道尔顿，就只是念过几年小学而自学成才的人。他在化学和物理学方面，都作出了重大贡献。一个只上过小学的人，是怎样勤奋自学成就大业的呢！
家境贫寒的少年
1766年9月的一天，约翰·道尔顿诞生在英国农村一个贫苦的家庭里。父亲是个手工纺织工，靠微薄的收入来养活6个孩子，生活十分困难。年幼的道尔顿，只在当地教会办的小学里读了几年书，就被迫辍学了。老师们对道尔顿的辍学都很惋惜，因为他那好学深思的优点深得老师们的称赞。他的数学老师弗莱彻先生说：“在教会的孩子们当中，思想最成熟的就是约翰。”正是由于这位老师的推荐，年仅12岁的道尔顿，便当上了乡村小学的教师。
那时的道尔顿，边教书，边干农活，边学习各种知识。当地一位有学问的教徒鲁滨逊，经常利用业余时间，教他数学、物理等知识，还送他一个自制的气压计。从此，他对自然科学便产生了浓厚的兴趣。
但是，家庭的贫困使道尔顿难以安心工作和学习。他的父母从早到晚不停地在织布机前干活，挣来的钱还是维持不了这个八口之家的温饱。他做教师的收入也很少，没能给父母减轻多少负担。可怜的妹妹和弟弟，由于体弱多病，相续死去。看到这情景，他决定外出谋生，找个挣钱多一些的工作，以减轻父母的沉重负担。
1781年，15岁的道尔顿便来到他表兄办的一所城市学校，做了初级中学的教员。收入增加了，家庭困境也有所好转。在这里，他安下心来自学了拉丁文、希腊文、法文和高等数学、自然哲学、文学等大学课程，还有幸结识了一位盲人学者约翰·豪夫。
豪夫是因幼年患天花而双目失明的。他有过人的毅力和才智，掌握多种外语，精通天文学、数学、化学和医学，还具有令人惊奇的触觉和嗅觉，能靠嗅觉将远处的植物分辨出来。
道尔顿十分敬佩这位盲人学者，经常去拜访、求教。豪夫不仅教他掌握了许多新的科学知识，还教会他如何做实验，如何搜集动植物标本，如何做气象观测记录等许多实际本领。正是在这位学识渊博而又待人热情的盲人学者的指导下，道尔顿才迈出了对自然界进行科学研究的第一步。
气象学家
在科学研究上，道尔顿最初感兴趣的不是化学，也不是动植物，而是气象。从1787年起，他就每天观测气象，并认真做观测记录。当时他所用的仪器，主要是自己制造的，还有家乡的鲁滨逊先生赠送的气压计。他常常背起这些仪器外出观测，收集有关大气的压力、湿度、温度以及风力、降水量等多方面的数据资料。他还在自己校园里安装了雨量计。
而对自己苦心收集的气象资料，他认真进行研究、分析并从中探索气候变化的原因和规律。
1793年，他的第一部学术著作《气象观测论文集》发表了。在这本书里，他总结了几年来自己观测的结果；介绍了气压计、温度计、湿度计及其他一些仪器的装置；对于云的形成、水的蒸发、降水量的分布等，也进行了科学的分析。在当时气象学还很薄弱的情况下，这部专著的发表，受到科学界的极大重视。由此，27岁的中学教师道尔顿，成了知名人士。当年，就受到曼彻斯特一个学院的聘请，担任了数学和自然科学的讲师。
道尔顿告别了工作12年的中学和导师豪夫，来到了曼彻斯特这个文化发达的城市。这里有藏书丰富的图书馆，可以看到许多新书刊，学到许多新知识；这里有各种学会和学术社团，可以进行学术交流，发表学术讲演；这里还住着许多著名科学家和学者，可以登门拜访、求教和讨论问题。这里对从事科学研究的人来说，的确是一个大有作为的广阔天地。
道尔顿在学院的教学工作负担很重，但他依然坚持自学、坚持气象观测、坚持科学研究。他每天起得很早，睡得很晚。正像他给朋友的一封信中写的那样，为了科学总是“黎明即起，午夜方眠”。
在科学领域中，任何一项成果的取得，都必须付出巨大的努力。这不仅要有足够的时间和精力，要有刻苦钻研的精神，要有知识的积累和不断更新，还必须具备搞自然科学研究的实验条件。但是，道尔顿所在的学院，实验条件缺乏，教学又占用了他过多的时间，对他开展科学研究工作，十分不利。他感到这样继续下去，虽也能多少搞一点研究，但要取得像样的成果，是不大可能的。摆在道尔顿面前的这个难题如何解决呢？倘若辞去学院的工作，专搞科学研究，那么，生活和研究的费用从哪里来？如果辞职后，大部分时间搞研究，而用少量时间做私人教师以保证起码的经济收入，问题不就可以解决了吗！他只能这样抉择了。
1799年，道尔顿辞去了学院的工作，做了私人授课教师。他向一位牧师租了几间房，布置了实验室和居室。每天他仅用两个小时去授课，其余时间几乎都是在实验室里度过的。在这里，他过着简朴的生活，坚持科学研究达25年之久。他一生中最重要的一些成就，都是在这里取得的。
分压定律
道尔顿在辞去学院工作两年后，就发表了有关大气的组成和性质的论文。他论证了大气都是由氧气、氮气、二氧化碳和水蒸气4种主要物质所组成，并阐明了气体受热膨胀等方面的性质。继而他又研究了混合气形成的原因，发表了《弹性流体彼此相互扩散的趋势》的论文，指出气体混合物的形成，是由于气体都具有均匀扩散的性质。
道尔顿对于气体的这些研究成果，虽不属于气象学的范围，但跟他的气象观测密切相关。这正如他自己说的：“由于长期做气象记录，就注意思考大气的组成和性质。使我感到奇怪的是，为什么由多种气体混合而成的大气或其他混合气，竟能在外观上形成一种均匀体呢？”
正是基于这种思考，道尔顿才由研究气象开始，进而对气体的性质作了多方面的研究。
随着对气体性质的研究逐步深入，他对气体的压力认真思考起来。他认为，要说明气体的特性，还有一个很重要的方面，就是它的压力。混合气体是由多种气体混合而成的，混合气体中各种不同气体的压力如何呢？它跟混合气的总压力又有什么关系呢？要弄清这样的问题，就必须进行实验。
道尔顿选择了两种互不发生化学反应的气体。在两个体积相同的容器中，分别盛有这两种不同的气体。先测出它们各自的压力。再将一个容器里的气体，引入另一个容器中，使两种气体在同一容器中混合。这时测得混合气的总压力，恰好就等于这两种气体单独占有该容器时的压力之和。如果把混合气中每一种气体的压力称做分压，那么，道尔顿根据实验结果得出的结论就是：混合气体的总压力，就等于组成该混合气的各种组分气体的分压之和。这就是1801年道尔顿发现的一个重要定律，即著名的“道尔顿分压定律”。这一定律的发现，对于物理学的发展是一项突出的贡献。
一个伟大的科学家，是从来不会满足于自己已经取得的成就，而总是在事业上不断地探索和追求的。道尔顿认为，自己在气体研究上的成果以及分压定律的发现，仅仅是总结出客观存在的规律，但还没有揭示出产生这些规律的原因是什么。他又陷入了沉思中：混合气体的总压，恰好就等于各组分气体的分压之和，这究竟是为什么？怎样进行科学的解释呢？
原子学说
根据道尔顿分压定律，混合气体中某种气体的分压，跟这种气体单独占有该体积时的压力是相等的。这就清楚地表明，某种气体在容器里的存在状态，跟容器里其他气体的存在没有关系。由此，道尔顿想到的就是气体必定具有微粒结构。这就是说，气体都是由极小的微粒构成的，不同的气体具有不同的微粒。当两种气体混合时，一种气体的微粒，均匀地分布在另一种气体的微粒之间。因此，这种气体的微粒所表现出来的性质，跟另一种气体的微粒无关。
物质具有微粒结构的观点，并非道尔顿的发明。早在两千多年以前，古希腊的哲学家德谟克里特（公元前460-前370年），就提出物质都是由一些坚硬的、不可再分割的微粒构成的，并把这种微粒称做“原子”（希腊文的原意就是“不可再分割”的意思）。这种古代原子论，是靠观察推测而得出的结论。在当时，并未被科学实验所证实，只是一种哲学观点。后来，到了17世纪后期，也有些科学家提出过物质具有微粒结构的说法，但都不能科学地解释化学现象而未得到公认。
道尔顿也把物质的微粒称做原子，但他的原子学说，跟以往的原子论是不同的。正如他自己所说：“在我之前的各种关于微粒的学说，其共同点在于都认为，构成物质的微粒（即原子）是一些大小相同、一模一样的小球。而我认为，同一元素的原子是相同的，不同元素的原子则是不同的。”
1803年10月的一天，道尔顿在曼彻斯特文学哲学学会上，宣读了自己的论文。他的化学原子学说的要点就是：一切物质都是由原子这种不可再分的微粒构成的；单质由简单原子所构成，化合物由“复杂原子”（即现在说的分子）所构成；不同元素的原子其性质、大小特别是重量即原子量，是不同的。在这里他第一个提出了原子量的概念，并把它看做是区分不同原子的最重要的特征。
在今天看来，道尔顿的原子学说，确有一些不完善之处。他没能把原子和分子这两种不同的微粒加以区分，他说原子是不可再分的，也是不正确的。但是，在当时这一学说的建立，结束了多年来人们对原子认识的混乱状态，在化学发展史上，是又一个重要的里程碑。恩格斯评价说：化学的新时代，就开始于道尔顿的原子学说。