其實，南開的學生歲月，不僅是吳大猷一個人最為充實、甜美的記憶，也是他和自己的兄弟吳大任、吳大業、吳大立，女友阮冠世，好友陳省身等數人共同唱響的生命中的美好樂章。
跳班入大學
1921年夏天，14歲的吳大猷，跟隨應邀出任廣東旅津學校校長的伯父吳遠基來到天津。雖然旅途很漫長，但他並不寂寞，因為同行的還有伯父的孩子吳大業和吳大任，以及四叔的孩子吳大立。
有趣的是，這年齡相仿、相貌相似的堂兄弟4人，竟然一齊考入了南開中學，住進了同一間宿舍。他們一亮相，就立刻引來眾人關注的目光。每次他們出現在圖書館、食堂或運動場，總是會被人一眼認出。
看看這兄弟4人的名字——“大猷”、“大業”、“大任”、“大立”。即使不知情的人，也會感覺到整個家族對他們所寄予的厚望。盡管親人、朋友竭盡所能資助他們，但諸多變故仍然使他們失去穩定的生活保障。然而吳家兄弟沒有退縮，他們將稚嫩的手臂緊緊地挽在一起，在相互鼓勵中奮力前行。
南開中學的學習和生活，引起了吳家兄弟對學問的興趣。正當他們準備再度聯手、共同步入大學殿堂時，大立卻因母親病重匆匆而返回家鄉。缺少大立的日子少了幾許歡樂，多了幾分遺憾。但其他三兄弟此生最豐富的記憶，還是留在了南開大學。
吳大猷在讀高二時，決定利用課餘時間自修高三的課程，以同等學力跳級報考南開大學礦科。經過努力，他考上了。吳大業也考上了南開大學預科。這時吳大立已回廣東，隻有吳大任留在南開中學。
吳大猷之所以選擇礦科，主要因幼年喪父，家中隻有一位寡母，經濟十分拮據。而礦科是一門實用學科，畢業後謀事比較容易。另外，他覺得自己天資有限，適合學應用科學。剛“跳”入大學時，他的各門功課學得很輕鬆，惟獨物理感到有些吃力，直到學年末才入了點門。
1926年，吳大業由預科升入商科；吳大任中學畢業，被保送上南開大學數學係。從此兄弟3人又相聚在南開大學。南開大學校園景色優美，一進校門是一條筆直的、長長的大路，兩旁綠樹成蔭。校園中心，南北各有一個半環狀的馬蹄湖，裏麵栽滿荷花。還有那座造型別致、圓頂的木齋圖書館，以及具有古羅馬建築風格的理科教學樓——“思源堂”……所有這些，都讓青年學子們心醉神迷！重聚南開園的那個晚上，吳家兄弟歡呼雀躍。
吳大猷克服了物理這一難關，正躊躇滿誌準備迎接新學年時，學校突然宣布礦科停辦。原來，資助南大礦科的河南六河溝煤礦董事長李組紳，由於戰爭影響，所經營的煤礦出現困難，無法再捐助南開大學了，因此礦科隻好停辦。學校規定，礦科學生可以轉到本校理科各係。吳大猷決定轉入物理係。為什麼要進物理係呢？因為在所有課程中，他覺得物理最難，似乎有意要接受這樣一種挑戰。
對腦子裏向來不存做官和賺錢思想的吳大猷來說，在大學念書的時候，他隻管求學，不大去想將來，也不為自己的前途擔憂。唯一的念頭，就是在學術上能夠有所建樹。事實上，大學4年的培養和訓練，不僅使吳家兄弟明白了求知的真正意義，更使他們獻身學術研究的決心日益堅定。對學問如饑似渴的吳家兄弟，完全沉浸在求知的樂趣中，但他們更明白“不積跬步，無以行千裏”。
吳大猷從一入學，就培養了自己做學術筆記的習慣，日積月累，那厚厚的學術筆記逐漸變成了撰寫一篇篇高質量學術論文的基礎，老師和同學都對此讚歎不已。當時，為吳大猷兄弟3人講課的都是頗有名望的教授，如饒毓泰、錢寶琮、薑立夫、邱宗嶽等。其實，這幾位伯樂早就注意到聰慧過人、勤奮刻苦的吳家兄弟，因此不遺餘力地為他們解疑釋惑，傳授真知。
在名師悉心而嚴格的指導下，3兄弟進步很快。他們不但高質量地完成了專業課的實驗報告，還選修了大量介紹學術前沿的課程。這些展示物理、數學、經濟等學科最新成就的課程，使他們大開眼界。課餘，他們還與同學自發組織起討論會，研讀英文、法文、德文等外文學術名著，並輪流做報告；一些學生創辦的報刊上，也常常可以見到他們寫的學術短文。
由於他們品學兼優，成績突出，在校園裏有“吳氏三傑”的美稱。漸漸地，在同學心裏，三兄弟是小有名氣的“專家”；在老師心裏，三兄弟將是未來中國的學術希望。
師從饒毓泰
吳大猷於1925年夏考入南開大學，先念礦學，不久進入物理係學習；最初把他引進物理學領域的，是獲得美國普林斯頓大學物理學博士學位、時任南開大學物理係主任的物理學家饒毓泰先生。吳大猷回憶恩師時曾說：“饒先生表麵上看起來很嚴肅，但心地善良，程度好，造詣高，中、英、法、德文都極好。”
吳大猷進入物理係二年級，因成績優秀，免交學宿費。他利用課餘時間當家教，過著半工半讀的生活。饒毓泰講授的“近代物理”，使吳大猷對物理開了竅，產生濃厚興趣。他的學習熱情引起饒毓泰的注意