Когда обо всем случившемся дали знать полиции, назначено было особенное расследование, были опрошены свидетели и составлен протокол. Свидетели в один голос заявили, что они действительно наблюдали эти странные события.
А. М. Бутлеров устроил с Пелагеей медиумический сеанс и пришел к выводу, что «если бы обстоятельства благоприятствовали, девушка могла бы развиться в сильного медиума». Бутлеров в 14-летнем возрасте увлекся медиумическими явлениями, но вскоре это прошло, и он, занявшись естественными науками, забыл о своих юношеских причудах.
Однако странный случай, произошедший в доме семейства Аксаковых, возродил его интерес к паранормальным явлениям. Американская мода на «столоверчение», прокатившаяся по Европе, захлестнула и Россию. Как-то раз в доме Аксаковых Александр Михайлович застал двух взрослых дочерей хозяина за увлекательным занятием: они сидели у круглого стола, а под их руками быстро двигалась тарелка, в просверленный край которой был вставлен карандаш. Беседа с духом велась по системе «вопрос — ответ». Бутлеров шутки ради вступил в игру:
— Как окончится одно занимающее меня дело? — спросил он, адресуя свой вопрос в никуда.
Тарелка бойко задвигалась: «Очень у…»
— Удачно! — поторопилась завершить фразу одна из девиц.
«…успешно!» — написала тарелка…
Трудно сказать, какое именно дело занимало в тот день Бутлерова и что именно он имел в виду, задавая духу свой вопрос, но вскоре ученый вступил в брак с Н. М. Аксаковой, племянницей писателя С. Т. Аксакова.
В петербургской квартире ученого на 8-й линии Васильевского острова некоторое время жил его родственник Д. В. Юм, большой знаток спиритических явлений. Он читал лекции о спиритизме, проходившие при большом стечении слушателей. Присутствовал на лекциях Юма, сопровождавшихся спиритическими сеансами, и Бутлеров. Он публично заявил о том, что был свидетелем явления потусторонних сил, однако находившиеся в зале профессора Петербургского университета назвали его заявление «басней».
Профессор Московского университета В. В. Марковников, принявший в споре о спиритизме сторону Бутлерова, писал: «Он стал посмешищем всей желтой прессы, уже не стеснявшейся в словах, чтобы выразить свое пренебрежение к человеку, имя которого так высоко стояло в науке. Журналисты готовы были даже признать у него некоторое умственное расстройство».
Несмотря на нападки бульварных газетенок и насмешки ученых, Бутлеров продолжал считать, что контакт с потусторонним миром — реальный факт, который требует изучения. В Ницце он присутствовал на сеансах, которые давали братья Девенпорт. Их связывали по рукам и ногам и запирали в шкафу. Сначала присутствующие слышали за дверцей шкафа возню. Дверцу моментально открывали — братья были связаны и погружены в сон! Затем из шкафа доносились звуки гитары и бубна. Дверцу вновь распахивали и находили братьев Девенпорт в том же состоянии. Затем в проделанном заранее отверстии в стенке шкафа появлялись… руки! Перед сеансом в руки братьям насыпали немного муки. По завершении опыта мука так и оставалась в зажатых кулаках медиумов. «Подобные явления могут иметь место, не будучи поддельными!» — заявлял А. М. Бутлеров.
Вскоре ученый перевел с немецкого языка книгу Гартмана «Спиритизм». В ней отвергалась возможность получать неподдельные спиритические фотографии, на которых одновременно были бы сняты медиум и материализовавшаяся фигура. Бутлеров решил лично удостовериться в правоте такого суждения. По его просьбе А. Н. Аксаков пригласил из Лондона американского медиума Слэда, специалиста по фотографическим сеансам. В экспериментах приняла участие медиум из Лондона Кэти Крукс. Сеансы проводились на частной квартире. Бутлеров позировал фотографу, сидя рядом с медиумом, который вступал в контакт с потусторонним миром. Фотографирование производилось стереоскопической камерой. На обеих парных пластинках при проявке было четко видно световое пятно на груди Бутлерова. Можно ли считать это фактом материализации духа? К единому мнению специалисты так и не пришли.
В одной из статей по медиумизму Бутлеров вспоминал, как смеялись в свое время над Н. И. Лобачевским и его «воображаемой геометрией». Он цитировал слова Моргана: «Спиритуалисты, безо всякого сомнения, стоят на том пути, который ведет ко всякому прогрессу в физических науках».