博士生期間，小陳的導師是麻省理工出身的高波教授。與張彬教授相反，高教授支持他進行球狀閃電的研究，小陳建立了一個球狀閃電的數字模型，畢業答辯時引起了很大爭議，但是身為評委的張彬沒有發表太多意見。
小陳來到張彬教授的家，對著滿屋堆積如山的草稿和資料，張教授告訴他，自己曾和愛人鄭敏聯手研究多年，想解開球狀閃電的秘密。甚至在鄭敏因追逐球狀閃電而喪生後，他又耗費數年也毫無突破的希望。其實，小陳答辯時提出的數學模型張彬早就研究過，他指出了這個模型的錯誤之處。
張彬見自己的勸阻無用，於是將自己數年研究的數據資料悉數送與小陳。其中一本筆記本，是鄭敏遇難時候放在雨衣里的，筆記本中所有的單數頁都有燒焦的痕迹，但其他部分卻毫髮無損。
畢業以後，因為導師的推薦，陳去了國家雷電研究所工作。在張波的建議下，他主動聯繫在泰山偶遇的林雲。已經成了少校的林雲林雲邀請陳博士到國防大學新概念武器開發中心參觀，並提出與他和他所在單位的合作意向。林雲對陳博士介紹了她研究出的幾種武器，看上去精美但是卻十分致命。看著林雲對武器那種別樣的迷戀，陳感覺不可理喻。
在和林雲合作研究球狀閃電的過程中，他們遇到很多困難。但思維敏捷、意志堅定的林雲總能想出各種應對辦法。沒有大型計算機進行數學模型的運算，林雲偷梁換柱，把自己需要的計算數據移花接木偷偷放到一個探索地外文明的實驗伺服器上，利用網上資源做計算。好景不長，很快他們偷偷竊取伺服器計算能力的事兒，就被這個項目的主管發現並制止。但一位前蘇聯科學家科莫夫留言說他知道他們在做什麼，並邀請他們前往西伯利亞。
科莫夫帶領他們參觀了已被廢棄多年的，世界上最大的球狀閃電研究的3141基地。在那裡，前蘇聯曾經動用了巨大的人力物力，通過建造巨型雷電模擬器的方法去研究球狀閃電。三千多名優秀的科學家，歷經千萬次研究和實驗卻一直找不到穩定製造球狀閃電的條件。他們發現球狀閃電的出現沒有相同的數據參數，更沒有規律可循。
實驗給國家帶來了巨大消耗，卻給球狀閃電蒙上了更深的謎團。30年後，3141基地只能悲壯地被永久埋葬在了西伯利亞的風雪之中。一大批默默無聞的科學家，一生都奉獻給了這個項目，收穫的卻只有痛苦的回憶。格莫夫邀請兩人過來，就是想告訴他們張彬之前說過的那番話：這個世界上有很多有意思的事，人生只有一次，不要浪費在虛無縹緲的東西上。
陳博士的研究熱情，被前蘇聯同行們的遭遇狠狠地潑了一盆冷水。他體會到了比張彬當年更加強烈的無望，他決定放棄這個曾發誓要為之付出一生的研究。他開始像一個普通人一樣喝酒看劇，放鬆生活。經過一段無所事事的放空後，某日，陳突然接到林雲男友的電話。那個曾有過一面之緣的江艦長邀請他出海散心。
兩人都心知肚明，江艦長這是在幫林雲當說客，想勸陳博士回基地繼續球狀閃電的研究。夜裡，看著遠處燈塔上那一明一暗的燈光，陳博士突然受到啟發。他無意間意識到球狀閃電很可能原本就存在自然界之中，只是由於某種條件激發，被我們的目光捕捉到而已。這樣，大家現在需要做的就是「找到它」，而不是「製造它」。
新的設想促使陳博士重返研究崗位，海島歸來後他接受邀請來到林雲家做客。這是一次小規模但高規格的聚會。林雲的父親，技術出身的林峰將軍親自下廚做了幾個菜。席間陳博士說出他的想法，三人熱烈討論起來，林峰將軍還給出了很中肯的實驗建議。飯後，林父又單獨與陳博士聊了一會兒，他告訴陳博士林雲很小時，媽媽在邊境戰爭中被一種毒蜂攻擊犧牲了。因為女兒對武器的狂熱，這位父親希望陳幫忙監控下林雲的思想動態。
