В марте 1903 г. Сергей Иванович Дружинин был назначен профессором сопротивления материалов Петербургского Политехникума. До того он был помощником Белелюбского по заведыванию Механической лабораторией Путейского Института. Он знал мою работу в лаборатории и, очевидно, считал, что я ему могу быть полезным в организации новой механической лаборатории. Я получил предложение занять место лаборанта. Конечно я с радостью согласился.
При выработке учебных планов Политехникума предполагалось внести живую струю в преподавание и теоретических инженерных предметов. По теоретическим предметам предполагалось организовать, параллельно лекциям, практические занятия с малыми группами студентов (25-30 человек) с таким расчетом, чтобы студент мог систематически заниматься этими предметами, а не только сдавать их по частям на репетициях и экзаменах. Такие занятия казались мне весьма полезными и я с нетерпением ждал начала их. Решил, что до конца мая пробуду на службе Путейского Института, а так как занятия Политехникума начинались только 1‑го сентября, то у меня получилось три месяца каникул. Политехникум начал платить жалование с апреля и у меня образовался денежный остаток, с которым можно было попутешествовать.
Решено было поехать в Нальчик на Северном Кавказе и провести там лето. Я чувствовал, что мне нужно отдохнуть. Разнообразные занятия 1902-1903 года меня очень утомили. Поездка оказалась очень неудачной. Уже при сборах в поездку начались у меня какие‑то боли в боку, но я не обращал на это внимание. В Нальчике начал купаться в горной речке и простудился. Доктор определил плеврит. Очень высокая температура. Две недели пролежал. Потом начал ходить, но чувствовал страшную слабость и большую часть времени проводил в кресле на солнце. Недавно американский доктор, сделав Рентгеновский снимок моей грудной клетки, сказал, что в молодости у меня начинался туберкулез, но что я счастливо выздоровел. Очевидно, все это произошло на Кавказе. Только благодаря кавказскому солнцу мне удалось поправиться. Но поправка шла медленно. Я страшно исхудал. Заниматься совсем не мог. Решено было август провести у родителей, которые к тому времени переселились в Киев. Вспоминаю, что и в Киеве слабость еще продолжалась. Работать я не мог. Уходил на целый день в Ботанический сад и там, лежа на траве, перечитывал Достоевского. К сентябрю я все же настолько оправился, что вернувшись в Петербург смог приступить к занятиям. Значительно позже профессор Дружинин говорил мне, что мой вид по возвращении в Петербург в сентябре 1903 г. был таков, что они не надеялись, что я смогу работать — очень уж я исхудал в то время. Но в конце концов все обошлось благополучно. Я постепенно поправлялся и мог уже работать. Начались занятия со студентами. Я должен был заниматься по сопротивлению материалов у профессора Дружинина и по теоретической механике у профессора Мещерского. Мои теоретические познания порядочно выветрились за время военной службы, но я с азартом принялся за дело. По сопротивлению материалов я взялся за изучение курса А. Феппля, который тогда вышел в русском переводе. Книга эта весьма отличалась от тощих литографированных записок, которые мы когда‑то изучали у профессора Ляхницкого. У Феппля был теоретический подход к предмету и это мне очень нравилось. Я должен был вести со студентами упражнения по сопротивлению материалов. Нужно было составлять задачи, которые иллюстрировали бы теоретические лекции Дружинина и в то же время имели бы инженерный характер и могли заинтересовать студентов. Составление таких задач меня очень увлекало и интерес, очевидно, передавался и студентам. Студенты моей группы работали с большим увлечением и я, в свою очередь, не жалел времени и старался сделать предмет совершенно понятным для них. В то же время шла организация лаборатории. Приходили заказанные Дружининым машины, главным образом из Швейцарии, от фирмы Амслер-Лаффон. Эти машины нужно было собирать и устанавливать. Я принимал во всем этом деятельное участие и хорошо изучил устройство всех этих машин и их действие.
Занятия со студентами по теоретической механике требовали большой подготовки. В этом предмете я чувствовал себя слабее. От Бобылевской механики решительно ничего у меня не осталось. В год отбывания воинской повинности я еще раз прочел курс Бобылева и решительно ничего из него не вынес. Много поколений инженеров Путей Сообщения проходило механику по этой книге и оканчивали Институт без всяких познаний в динамике. Статику приходилось изучать позже, когда занимались проектами стропил и мостов.
Вначале мне много помогал в занятиях механикой Александр Петрович Фан дер Флит. Я его знал еще по Путейскому Институту, где он был репетитором по математике, а позже — помощником инспектора. В Политехникуме он заведывал кабинетом механики. Профессор Иван Всеволодович Мещерский, читавший курс механики, был математической школы. О приложениях механики он знал немного, но очень хотел поставить свой предмет в связь с инженерными науками и пытался развить практические занятия в кабинете механики. Студенты должны были проделать ряд опытов с падением тел под действием силы тяжести, с определением моментов инерции по периоду крутильных колебаний, с определением колебаний маятника. Фан дер Флит разрабатывал все подробности этих опытов и составлял нужные для студентов руководства. Я принял участие в этих работах Фан дер Флита и тут впервые познакомился с элементарной динамикой. Подготовка задач по динамике для студентов брала много времени, но была для меня очень полезна.
Мы все преподаватели механики старались подобрать для отдельных глав курса задачи, которые могли бы представлять интерес для будущих инженеров. Из этих задач впоследствии составился сборник, вышедший позже несколькими изданиями. Задачник был переведен на английский язык и я им широко пользовался в Америке при попытках улучшить преподавание динамики в американских школах. Вспоминая через 45 лет занятия по механике в Политехникуме, становится очевидным, что попытки Мещерского и его сотрудников приблизить преподавание механики к требованиям инженеров не пропали даром. В России «задачник» Мещерского сыграл большую роль. Им пользовались во всех технических учебных заведениях. Из сотрудников Мещерского вышли авторы более обширных курсов механики, — Е. Л. Николаи, А. И. Лурье, Л. Г. Лойцянский. Мои курсы, написанные в Америке, были переведены на французский, испанский и португальский языки и нашли широкое распространение во многих странах.
К концу 1903 года я совсем оправился от болезни и уже мог успешно работать. Успеху содействовала и спокойная жизнь. Петербургский Политехникум был построен в Сосновке, вне города, и большинство преподавателей жило при Институте. Мне дали небольшую казенную квартиру, платили жалование достаточное не только для нашей скромной жизни в учебное время, но и для летних поездок заграницу. Я не имел никаких занятий вне Института и все время, свободное от преподавания, (я преподавал не больше 12 часов в неделю) я употреблял на свою научную работу. В этой работе у меня не было руководителей, нужно было самому решать с чего начинать. Желая работать по сопротивлению материалов, я должен был расширить познания в этой области. От элементарного курса сопротивления материалов нужно было перейти к теории упругости. Я решился взяться за наиболее полный курс в этой области, за книгу А. Е. X. Лове.
Первое издание этой книги было чисто теоретического характера. Никаких приложений. Книга, как теперь мне ясно, совершенно не подходящая для начинающих. Книга написана по английски. Я языка не знал. Решил одновременно изучать и английский язык и теорию упругости. Два раза в неделю, князь А. Г. Гагарин, директор Института и знаток английского языка, согласился заниматься английским языком с группой преподавателей. Начали с книги Лове. Занятия продолжились всего несколько месяцев. Языком я не овладел и решил продолжать занятия самостоятельно. Вооружившись словарем Александрова, начал составлять перевод книги Лове. К осени 1904 года перевод первого тома был закончен. Работая по два часа в день, я изучил язык настолько, что мог свободно читать техническую литературу. В то время к большему не стремился. Книга Лове не дала мне основательного знания теории упругости и я в дополнение, по совету В. Л. Кирпичева, прочел книгу Ламэ и некоторые главы из книги Сен-Венана. У Сен-Венана я особенно заинтересовался колебаниями мостов. Но мои математические познания оказались недостаточными. Нужно было вернуться к математике. Прочел книгу Риман’а «Дифференциальные уравнения в частных производных» в издании Хаттендорфа. Кое-что о рядах Фурье я усвоил, занимаясь в лаборатории механики с Анализатором Коради. Кроме того в продолжение осеннего семестра 1904 года я прослушал курс теории упругости, читанный в Политехникуме для студентов кораблестроителей профессором Иваном Григорьевичем Бубновым. Бубнов излагал предмет очень ясно, но черезчур медленно и дальше основ теории упругости, примерно в объеме первой главы книги Грасхофа, не продвинулся. Вот, примерно, и все, что я изучил в 1903-1904 учебном году по теории упругости и по математике, готовясь к самостоятельной работе.
К этому же времени относятся и мои первые встречи с Виктором Львовичем Кирпичевым, который в дальнейшем оказал значительное влияние на мою научную карьеру.
В. Л. Кирпичев пользовался в России большой известностью, как выдающийся профессор сопротивления материалов и впоследствии, как строитель и организатор двух известных инженерных школ: Харьковского Технологического и Киевского Политехнического Институтов. В 1903-1904 году Кирпичев был уже в отставке, не занимал профессорской кафедры, а в качестве нештатного преподавателя читал в Петербургском Политехникуме курс прикладной механики, состоявший из кинематики машин, теории трения, динамики машин и дополнительной главы к курсу сопротивления материалов (неразрезанные балки и формула Эйлера). Студенты очень любили этот курс и аудитория Кирпичева была всегда полна. Главная причина успеха, как мне кажется, была в огромной эрудиции Кирпичева. Он не ограничивался узко своей специальностью и всегда старался установить связь своего предмета — с одной стороны с предметами чисто техническими, такими как детали машин, с другой стороны — с теоретической механикой. У студентов получалась ясная картина тесной связи между этими предметами.
На меня особенное впечатление произвела книга Кирпичева «Лишние неизвестные в строительной механике». Это был курс по статически неопределенным системам в Статике Сооружений. Характер этой книги был по тогдашнему времени совершенно необычный в инженерной литературе.
Кирпичев с самого начала вводит понятия «обобщенных сил» и «обобщенных координат». В самом общем виде он доказывает теорему Кастильяно и теорему о взаимности перемещений. Случаи сосредоточенной силы, распределенной нагрузки, пары сил — все это является у него, как частные примеры обобщенных сил. Благодаря этой общности выводов, вся теория статически неопределимых систем могла быть представлена в весьма сжатой форме и в то же время с большой ясностью. Отдел инфлюэнтных линий был представлен особенно ясно при помощи теоремы взаимности перемещений (Reciprocity Theorem), в общем виде доказанной лордом Рейлей. Кирпичев был под большим влиянием работ Рейлея и в предисловии к своей книге очень рекомендовал инженерам, занимающимся статикой сооружений, читать книгу Рейлея «Теория Звука». Благодаря Кирпичеву методы Рейлея нашли широкое применение в России, а позже и в других странах.
Я встречался с Кирпичевым на вышеупомянутых занятиях по английскому зыку. Кирпичев знал язык теоретически и хотел усовершенствовать свое произношение. Встречался с Кирпичевым также в нашем Механическом Кружке, организованном молодыми преподавателями разных отделов теоретической и прикладной механики. Мы собирались по вечерам, раз в неделю. Доклады состояли в рефератах по новой литературе в области механики, главным образом по литературе немецкой. Кирпичев был бессменным председателем и руководителем научной деятельности кружка. К нему я не раз обращался за советом при выборе книг для изучения. Его советы принесли мне большую пользу и помогли выбрать направление моей дальнейшей деятельности. Я не хотел быть инженером практиком. В то же время оторванная от приложений математика и механика меня не удовлетворяли. Я хотел знать эти науки лишь настолько, посколько они нужны, чтобы продуктивно работать в науках прикладных. В России в то время технические науки развивались главным образом под влиянием немецкой литературы. В области механики и сопротивления материалов были наилучшими учебниками книги А. Феппля и я решил использовать лето 1904 года для поездки в Мюнхен, где в то время Феппль был профессором механики.