在周培源受聘清华大学物理系的第三年，他收获了自己人生的爱情，直到上世纪90年代二人相继病逝，他们相守相伴了整整一个甲子。

周培源爱情的收获有一个小插曲。当时在清华校园中有“清华三剑客”的说法，这“三剑客”分别为金岳霖、陈岱孙和周培源。在这三人中，金岳霖和陈岱孙两人皆由于“曾经沧海难为水”之故，不能割舍心中的情人而终身未娶。金岳霖难以割舍的是林徽因，而陈岱孙难以割舍的正是当时和周培源一同追求过的——王蒂澄。

周培源是在第一次留美归国后倾慕于王蒂澄的，而此时的王蒂澄正就读于北平女子师范大学。蒂为“并蒂莲”，正如其名一样，王蒂澄有着良好的性格和清澈的容貌，难怪同时吸引了“清华三剑客”中的两颗心。

1930年的一个周末，周培源在朋友家的相册里无意中发现了王蒂澄的照片，从此便对其展开了攻势。至于陈岱孙是如何与王蒂澄相识便不得而知，甚至周培源是如何追求的也不得而知。于是，那些故事只能成为传奇了。但不是传奇的是：两年后，周培源和王蒂澄在清华大学校长梅贻琦的主持下走进了婚宴殿堂，从此，二人相濡以沫地开始了一个甲子的婚姻。此时的陈岱孙还在大洋彼岸的哈佛大学求学，只能对此“望洋兴叹”了。但陈岱孙却为此终身未娶，独善其身，这足以体现陈对爱情至上的笃信。

婚后的周培源赴美留学，转战西南联大，无论是在艰苦的生活中，在时刻充满危险的路途中，王蒂澄都是紧紧陪伴的。在为科研和教学奔忙的周培源50岁时右耳即已失聪，而王蒂澄在育有四朵金花后，再加上长期生活的困窘，身体一直虚弱。在这样的情况下，两人不离不弃，也从不埋怨，只是默默地相互支持。

晚年的王蒂澄瘫痪在床，周培源每天清晨在出门前都去打招呼，每次都大声重复着说“你对我最好，我只爱你”这句话，这句话从第一次说出后就未曾再改变，与其说是周培源深爱的物理学中公式，不如说是他们的爱情宣言，爱情就是至死不渝的，爱情宣言也一样。

1993年11月24日，周培源在对王蒂澄说完“我只爱你”后突然感觉不舒服，想躺下，而这一睡就再也没有起来。已不能流畅说话的王蒂澄让女儿代写了个纸条：“培源：你是我最亲爱的人，你永远活在我的心中！”这个纸条就静静地被放在逝去的周培源的上衣口袋中……

16年后的6月22日，王蒂澄也走完了自己的一生，周培源与王蒂澄演绎的爱情成为了一个永远动人的场景，一部永远的经典。