Во фронтовых условиях в июле — августе 1917 года Вавилов выполнил еще одну работу, которую назвал «Частота колебаний нагруженной антенны». В ней он вывел формулу, имеющую существенное значение для радиотехники. Опубликовать результаты исследований удалось лишь в 1919 году.
К годам первой мировой войны относится еще несколько исследований молодого Вавилова. Так, в 1915 году он опубликовал заметку «Об одном возможном выводе из опыта Макельсона и других». В радиодивизион время от времени присылали иностранные радиожурналы, Сергей Иванович внимательно читал их. В 1917 году он опубликовал несколько рефератов по радиотехнике в журнале «Вестник военной радиотелеграфии и электротехники».
Как и его учитель Петр Николаевич Лебедев, Сергей Иванович очень любил Гете и в подходящих случаях всегда цитировал его. С юношеских лет настольной книгой Вавилова стал «Фауст». Книга привлекала глубокими размышлениями о смысле жизни, о науке, о роли и назначении ученого, о его общественном долге. Многие страницы Сергей перечитывал десятки раз, всегда находя в них новое. С собой на фронт он взял небольшого формата томик — лейпцигское издание «Фауста» с готическим шрифтом. В свободные минуты читал и перечитывал любимую книгу, делая пометки на полях. Вскоре пометок накопилось так много, что Вавилов завел на них специальные тетрадочки одного формата с книгой. Весной 1915 года, находясь в польском городе Кельц, он переплел их вместе с томом.
Книга эта была с Сергеем Ивановичем и в годы Великой Отечественной войны. Тогда он сделал в ней такую запись: «1942 (Йошкар-Ола). Снова война, снова «Фауст», только вместо фронта глубокий, далекий тыл, а мне на 27 лет больше, за плечами прожитая жизнь...» Вавилов собирал различные издания «Фауста» — их у него было более сорока.
Четырехлетнее пребывание на фронте во многом изменило Сергея. Юность кончилась. Окончательно сформировались характер, привычки. Пришла зрелость.
В конце войны Сергей Иванович попал в плен. Захвативший его офицер был удивлен, услышав чистейшую немецкую речь. Выяснилось, что немец по образованию также физик. Завязалась оживленная беседа. Офицер расположился к Сергею Ивановичу и не особенно заботился о его охране. Вавилов бежал. Он перешел линию фронта и добрался до своих.
В феврале 1918 года четырехлетние скитания по фронтовым дорогам окончились, и Сергей Иванович возвратился в Москву. В стране царили голод и разруха. Казалось, что делать физику в такой обстановке? Однако жизнь показала, что знания Сергея Вавилова очень нужны народу.
Начало
Встреча с семьей была радостной. Почти одновременно с Вавиловым с фронта возвратились его университетские товарищи Ржевкин и Ильин. И у того и у другого в Москве не было родственников, и Сергей предложил им пожить у него. Александра Михайловна встретила приятелей сына как родных, выделила каждому по комнате, кормила и поила. Несколько месяцев провели Ржевкин и Ильин в гостеприимном доме Вавиловых и навсегда сохранили благодарное чувство к его добрейшей хозяйке. Через некоторое время в доме разместили детский сад, выделив для семьи Вавиловых второй этаж флигеля.
Советская власть остро нуждалась в специалистах. В беседе с А. М. Горьким В. И. Ленин говорил: «Скажите интеллигенции, пусть она идет к нам. Ведь, по-вашему, она искренно служит интересам справедливости? В чем же дело? Пожалуйте к нам: это именно мы взяли на себя колоссальный труд поднять народ на ноги, сказать миру всю правду о жизни, мы указываем народам прямой путь к человеческой жизни, путь из рабства, нищеты, унижения». Призыв был услышан. Многие выдающиеся ученые и деятели культуры встали на сторону Советской власти. Среди них одним из первых был П. П. Лазарев, с марта 1917 года академик.
Еще в 1914 году, после ухода из университета лучших профессоров, Н. А. Умов выступил с инициативой создания научного учреждения, независимого от властей и финансируемого за счет пожертвований частных лиц. В конце года были созданы Московский научный институт и общество при нем. Во главе совета института стал бывший ректор университета профессор А. А. Мануйлов. В работе совета деятельное участие приняли такие ученые, как Н. А. Умов, П. П. Лазарев, А. А. Эйхенвальд, Г. В. Вульф и другие.
П. Н. Лебедеву и П. П. Лазареву было ясно, что маленькая лаборатория в Мертвом переулке может служить лишь временным пристанищем. Рассчитывая на помощь только что организованного общества, они разработали проект Института для физических исследований. После кончины Петра Николаевича Петр Петрович представил этот проект в совет Московского научного института, который в принципе одобрил его. Институт для физических исследований открылся 1 января 1917 года, через пять лет после смерти П. Н. Лебедева. Его директором стал П. П. Лазарев.
Институт разместился недалеко от центра Москвы, около Миусской площади, в каменном двухэтажном здании с полуподвальным помещением. Часть комнат полуподвала была темной и предназначалась для фотометрических исследований и работ по физиологической оптике, в нескольких комнатах поддерживалась постоянная температура. В институте были механическая и стеклодувная мастерские. На втором этаже располагалась библиотека с верхним светом, насчитывающая всего пятьсот тридцать восемь томов. По словам Александра Львовича Минца, впоследствии академика, поступившего на работу в институт в 1918 году, она свободно размещалась в двух книжных шкафах. Рядом с библиотекой была рентгеновская лаборатория. Первоначально институт располагал 163 приборами. Вскоре сюда перевезли и приборы из бывшей лаборатории П. Н. Лебедева.
Штат института был очень скромным. Он состоял помимо директора из трех ассистентов — Николая Ксаверьевича Щёдро, Павла Петровича Павлова и Александра Константиновича Трапезникова. Академик Василий Владимирович Шулейкин вспоминал, что все остальные сотрудники числились практикантами, в штате не состояли и никакого оклада в институте не получали. В число «практикантов» Лазарев прежде всего привлекал тех, кто прежде работал в Мертвом переулке и в университете Шанявского. Это были энтузиасты, готовые самоотверженно трудиться в институте в свободное время.
В 1919 году Институт для физических исследований был передан в ведение Народного комиссариата здравоохранения РСФСР и работал при его рентгеновской, электромедицинской и фотобиологической секциях. Затем его переименовали в Институт биологической физики, а в 1929 году он получил название Института физики и биофизики. Став полноправным государственным учреждением, институт быстро превратился в крупный научный центр по изучению проблем биологической физики, фотохимии, молекулярной физики, акустики и оптики.
Вернувшись с фронта, Сергей Иванович поспешил встретиться с Петром Петровичем Лазаревым. Тот пригласил его к себе на работу. Вместе с ним были приглашены и С. Н. Ржевкин и Б. В. Ильин. С 19149 года основным местом работы Ржевкина стала Военная радиотехническая лаборатория, а в институте он вел исследования на добровольных началах. Был в институте и еще один недавний фронтовик — П. Н. Беликов.
А. Л. Минц, поступивший в институт раньше, был существенно моложе бывших фронтовиков и первоначально с робостью смотрел на своих многоопытных товарищей. Однако вскоре у него установились дружеские отношения с ними. Годы были голодные, и молодые люди организовали коллективный огород позади института, где высадили картошку. Вскоре Минц ушел в Красную Армию командиром радиодивизиона Первой конной. Так и не удалось ему воспользоваться плодами своих огороднических трудов, физики собрали урожай без него. Впоследствии об этом не раз вспоминали, и Минц начинал шутливо требовать вернуть «картофельный долг».
По поручению Наркомздрава в институте велись разработки новых рентгеновских установок для медицинских целей и физических исследований. В 1918 году здесь был создан первый в России образцовый рентгеновский кабинет. Именно сюда 30 августа 1918 года привезли тяжело раненного В. И. Ленина, чтобы перед операцией сделать ему рентгеновские снимки.
В Институте для физических исследований Вавилов получил свой первый административный пост заведующего отделом физической оптики. В этой должности он проработал одиннадцать лет, до 1930 года. За годы, проведенные в институте, Сергей Иванович выполнил ряд фундаментальных работ по люминесценции и физической оптике.
На первых порах было трудно. Приборов не хватало, библиотека была скудной и не получала новых иностранных изданий. Электричество часто отключали, напряжение в сети было нестабильным. В рабочем журнале Вавилова то и дело появлялась запись: «Уменьшению показаний соответствовало понижение напряжения в цепи городского тока, питавшего лампу».
Быстро развернуть исследования помогла поддержка наркома здравоохранения Николая Александровича Семашко. Много внимания уделял нарком и быту ученых. По его инициативе в 1919 году была создана Центральная комиссия по улучшению быта ученых (ЦЕКУБУ). Сотрудники института наравне с другими работниками науки стали получать продовольственные пайки — большое подспорье в те трудные годы.
Благодаря заботам Н. А. Семашко стала быстро пополняться институтская библиотека. Теперь она получала и иностранные научные журналы. Начал работать коллоквиум, где обсуждались результаты исследований сотрудников института. Вадим Леонидович Левшин вспоминал, что Сергей Иванович часто выступал на коллоквиуме. Он был в курсе всех новых научных течений, читал много специальной литературы и, безусловно, был самым образованным среди оптиков, работающих у П. И. Лазарева. Эрудиция Вавилова всегда поражала его товарищей.
К началу деятельности Сергея Ивановича в институте относятся и большие перемены в его жизни. Его университетский товарищ профессор Э. В. Шпольский рассказывал, что в 1919 году Сергей Иванович стал подыскивать себе удобное жилье. В то время в Москве с жильем было трудно, и те, у кого были большие квартиры, подлежали уплотнению. К их числу относилась и семья архитектора Виктора Александровича Веснина, одного из трех талантливых братьев, которых потом стали называть «тремя богатырями советской архитектуры».