Одним из первых учеников Петра Николаевича Лебедева был Петр Петрович Лазарев, впоследствии выдающийся ученый. Ему принадлежат фундаментальные исследования в области молекулярной физики, фотохимии, биофизики, теоретической геофизики. В 1896 году он поступил на медицинский факультет Московского университета, который блестяще закончил в 1901 году, получив степень «лекаря с отличием». Через год Лазарев сдал экзамены на степень доктора медицины и стал ассистентом Клиники болезней уха, горла, носа при медицинском факультете университета.
Еще студентом первого курса Лазарев посещал лекции профессора Умова и приват-доцента[2] Лебедева, которые произвели на него очень сильное впечатление. Юноша настолько заинтересовался физикой, что добился разрешения Министерства просвещения на сдачу экстерном экзаменов за весь курс физико-математического факультета, которые в 1903 году успешно выдержал. Лазарев регулярно посещал лебедевские коллоквиумы и на добровольных началах вел исследования в лаборатории Петра Николаевича. Тот пригласил Петра Петровича на работу в качестве ассистента. Вскоре Лазарев стал ближайшим помощником Лебедева и сделался его другом.
В «лебедевском подвале» начинали работать и Торичан Павлович Кравец, Аркадий Климентович Тимирязев, Владимир Дмитриевич Зернов, Николай Александрович Капцов, Вячеслав Ильич Романов, Николай Николаевич Андреев, Петр Николаевич Беликов, Анатолий Болеславович Млодзеевский, Сергей Николаевич Ржевкин, Владимир Константинович Аркадьев, Николай Ксаверьевич Щёдро и другие известные ученые. К 1910 году лебедевский коллектив вырос до тридцати человек.
У студента Вавилова было большое желание стать членом этого замечательного коллектива. Сергей упорно работал в физическом практикуме, досрочно выполнил все положенное, успешно сдал Лебедеву экзамен по общей физике и обратился к нему с просьбой допустить его к работе в лаборатории. Петр Николаевич просьбу удовлетворил. Так Вавилов, будучи студентом второго курса, сделался участником беспримерных научных исследований.
В это время здоровье Петра Николаевича сильно пошатнулось. Он страдал быстропрогрессирующей грудной жабой и почти не выходил из здания института, где помещалась и его квартира. Часть своих дел он передал приват-доценту Лазареву. Петр Петрович стал научным руководителем Вавилова.
В лебедевской школе существовали свои традиции. Петр Николаевич поощрял самостоятельность и инициативу учеников. Каждый из них имел ключ от лаборатории, мастерской и библиотеки и мог работать там в любое время. Между членами коллектива поддерживался постоянный контакт. Все они были в курсе исследований друг друга и имели возможность высказывать собственные соображения. Петр Николаевич считал, что каждый эксперимент должен быть продуман во всех деталях. Сотрудникам лаборатории вменялось в обязанность хорошо знать литературу, отводить время на интерпретацию полученных результатов. Лебедев внушал ученикам, что даже из самого совершенного прибора не может родиться новая физическая идея — все зависит от людей.
Высокую требовательность проявлял Петр Николаевич и к оформлению работ, предназначавшихся для печати. Он заставлял переделывать написанное по пять-шесть раз, добиваясь лаконичности и максимальной ясности изложения. Лебедев был противником частых публикаций. Несмотря на напряженнейшую работу, он оставил после себя всего двадцать две подписные статьи. Это объясняется не только огромными экспериментальными трудностями, которые приходилось преодолевать, но и чрезвычайно высокой тщательностью оформления полученных результатов.
Учитель требовал, чтобы экспериментальная часть работы выполнялась учеником совершенно самостоятельно. Поэтому предварительно каждый из них в течение одного-двух месяцев проходил практику в университетской мастерской под руководством мастера П. И. Громова. Ученики работали слесарями, токарями, столярами, механиками, стеклодувами, каждый должен был самостоятельно изготовить какой-либо нужный лаборатории прибор. «Громовский университет» давал необходимые технические навыки.
С 1901 года под руководством Лебедева в небольшой комнате Столетовской библиотеки на втором этаже Физического института еженедельно собирался первый научный коллоквиум в России. Здесь царили самые демократические порядки. Во время сообщения любой из слушателей мог прервать докладчика, попросив дополнительных разъяснений. На заседании были равны и маститый ученый, и студент. Петр Николаевич требовал от учеников: ничего не принимать на веру, отучиться преклоняться перед авторитетами. Обсуждения проходили настолько увлекательно, что коллоквиум начали посещать профессора других факультетов. Здесь бывали К. А. Тимирязев, Н. Н. Лузин, С. Н. Блажко и Г. В. Вульф. Впоследствии на основе лебедевского коллоквиума было создано Московское физическое общество.
Читать лекции Лебедев не любил, а когда приходилось это делать, старался использовать в лекции высшую математику как можно реже. Он всегда сопровождал свой рассказ демонстрациями, к которым тщательно готовился. Большое значение имел специальный курс «Новое в физике», который Лебедев читал в Малой физической аудитории института студентам старших курсов. Лекции этого курса представляли собой критический обзор новейших иностранных физических журналов. Петр Николаевич поражал слушателей блестящим знанием истории каждого вопроса.
1910 год ознаменовался подъемом революционного движения студентов. Напуганное студенческими волнениями царское правительство «для наведения порядка» стало направлять в университет наряды полиции, грубо нарушая его автономию. Министр народного просвещения Лев Аристидович Кассо в январе 1911 года выпустил циркуляр, по которому ректор университета был обязан вызывать полицию в случае возобновления «беспорядков».
Чувствуя полное бессилие изменить обстановку, ректор Александр Аполлонович Мануйлов, помощник ректора Михаил Александрович Мензбир и проректор П. А. Минаков заявили совету университета о намерении уйти в отставку. 28 января 1911 года советом была принята резолюция, в которой отмечалось, что положение, созданное циркуляром Кассо, «делает невозможным для выборной университетской администрации выполнение возложенных на нее обязанностей». Кассо уволил А. А. Мануйлова, М. А. Мензбира и П. А. Минакова.
Произвол министра вызвал бурю негодования в среде прогрессивно настроенных профессоров и преподавателей. В знак протеста из университета ушло сто тридцать профессоров, приват-доцентов и преподавателей (более трети профессорско-преподавательского состава). Среди них были Г. В. Вульф, Н. Е. Жуковский, Н. Д. Зелинский, П. П. Лазарев, П. Н. Лебедев, К. А. Тимирязев, Н. А. Умов, В. К. Цераский, А. А. Эйхенвальд и многие другие. В университете, по выражению К. А. Тимирязева, воцарилась «мерзость запустения».
Для Лебедева уход из университета был равносилен катастрофе. В отличие от многих других профессоров и преподавателей, он нигде не совместительствовал, пенсии не заработал. Его квартира была казенной. Он очутился буквально на улице. Но больше всего его угнетала гибель лаборатории, волновала судьба созданной им школы физиков. Все это сильно приблизило его кончину. Однако, по словам Торичана Павловича Кравца, «ученики его получили от него и этот урок — урок высокой чести и гражданского долга».
Содействие лебедевской лаборатории оказал Московский городской университет имени А. Л. Шанявского, где П. П. Лазарев по совместительству заведовал кафедрой физики. Университет этот был создан на средства либерально настроенного генерала Альфонса Леоновича Шанявского, пожертвовавшего на его организацию 200 тысяч рублей. Он был открыт в 1908 году на Волхонке в здании бывших Голицынских сельскохозяйственных курсов. Во главе университета встал К. А. Тимирязев.
В физическую лабораторию нового учебного заведения были приглашены работать многие молодые физики из лаборатории П. Н. Лебедева: Н. Н. Андреев, Д. Д. Галанин, Д. И. Сахаров, А. Г. Калашников, С. Н. Ржевкин, Э. В. Шпольский, Т. К. Молодый и другие. Среди них был и С. И. Вавилов.
В это время Петр Николаевич Лебедев получил два предложения о работе — одно из Петербурга от директора Главной палаты мер и весов профессора Николая Григорьевича Егорова, другое — из Стокгольма от директора Нобелевского института профессора Сванте Августа Аррениуса. Будучи патриотом, П. Н. Лебедев считал невозможным бросить учеников и уехать за границу. Переезд в Петербург его также мало устраивал, так как большинство учеников осталось бы в Москве.
Помогло Общество содействия успехам опытных наук и их практическим применениям имени Х. С. Леденцова. Это общество было создано в 1909 году при Московском университете и Московском техническом училище на средства промышленника-миллионера Х. С. Леденцова, который завещал 2 миллиона рублей на развитие работ по естествознанию и техники в России. Руководителем общества стал Н. А. Умов. Общество оказало большое влияние на развитие ряда важных начинаний в России. Так, оно материально поддерживало аэродинамические лаборатории Н. Е. Жуковского, на его средства был построен трехэтажный корпус для физиологических исследований И. П. Павлова и т. п.
По просьбе П. Н. Лебедева общество выделило ему 15 тысяч рублей. На эти средства для лаборатории были сняты две квартиры в подвальном помещении доходного дома в Мертвом переулке (ныне переулок Островского). Они состояли из девяти небольших комнат. В одной из них разместился механик, в двух других — кабинет П. Н. Лебедева и библиотека, остальные служили лабораторными помещениями. В этом же доме, в верхних этажах, поселились П. Н. Лебедев и П. П. Лазарев. Новая лаборатория П. Н. Лебедева вошла в состав Университета имени А. Л. Шанявского.
Петр Николаевич Лебедев был вынужден уехать за границу на лечение. В его отсутствие под руководством Петра Петровича Лазарева молодежь с жаром трудилась над организацией новой лаборатории. Построили индивидуальные фанерные кабинки, смастерили столы и полки, своими руками выполняли токарные и стеклодувные работы, создавали оригинальные установки. Среди энтузиастов был и студент Вавилов. Менее чем через три месяца лаборатория была готова. В первой половине августа 1911 года Петр Петрович сообщил Петру Николаевичу эту радостную весть. Лебедев заторопился в Москву. Он написал Лазареву: