俗话说，机会永远是留给有准备的人的。张朝阳的刻苦没有白费，他得到了一个彻底改变他人生方向的机会。1986年，张朝阳与全国各所大学推荐的共700名学生参加了著名物理学家李政道创办的奖学金的考试。经过三天的考试，只有100人拿到了奖学金，而张朝阳就是其中之一。
这一年对于22岁的张朝阳来说意义非凡。他即将奔赴美国麻省理工学院学习，这让他离物理学家的梦想越来越近。对于初到美国留学的张朝阳来说，一切都是那么的新鲜。麻省理工学院的氛围十分自由，张朝阳变得“叛逆”起来，开始挥洒他的青春，过上了“酷生活”。虽然没有存款，但他还是要买车，而且普通车还看不上，必须是敞篷车才行。
张朝阳虽然变得有些“叛逆”，但并没有荒废自己的学业，他在1993年获得了麻省理工学院的博士学位。但是，没过几个月，张朝阳发现学了多年的物理学并不适合自己。他认为自己是一个注重结果的人，没办法搞一套百年以后才能得到验证的理论。