В 1912 году Капица поступил в Санкт–Петербургский политехнический институт. Там тогда была одна кафедра физики. Заведовал ею профессор Владимир Владимирович Скобельцын — отец Дмитрия Владимировича Скобельцына, впоследствии много лет бывшего директором Физического института имени П. Н. Лебедева Академии наук СССР. 5 ноября 1913 года за подписью профессора Скобельцына было направлено письмо министру торговли и промышленности о необходимости организации второй кафедры физики и о расширении штата кафедр. Письмо заканчивалось выпиской из решения совета института представить магистра физики А. Ф. Иоффе господину министру торговли и промышленности для утверждения его экстраординарным [2] профессором института по кафедре физики со дня избрания в совете.
С 23 октября 1913 года Абрам Федорович Иоффе стал экстраординарным профессором Политехнического института и приступил к чтению курса физики. Капица был одним из его слушателей. Разумеется, Иоффе продолжал вести научно–исследовательскую работу в излюбленной им области диэлектриков. Он серьезно задумывался и над тем, как привлечь студентов к научной работе.
Петр Капица, конечно, не подозревал о том, что на научной сцене появилось новое действующее лицо, которому предстояло сыграть определенную роль в его судьбе. Абрам Федорович сразу увидел в Капице способного студента и помог ему стать ученым. Впоследствии Петр Леонидович неоднократно подчеркивал, что прежде всего он ученик Иоффе, а затем уж Резерфорда.
В августе 1914 года вспыхнула первая мировая война. Третьекурсника Петра Капицу, как и многих студентов, мобилизовали в армию. Некоторое время он проходил службу на польском фронте шофером санитарного отряда — на грузовике, крытом брезентом, перевозил раненых.
В 1916 году после демобилизации из армии Капица вернулся в институт. Иоффе привлек его к экспериментальной работе в физической лаборатории, руководимой им, а также к участию в своем семинаре–одном из первых, по–видимому, физических семинаров в России. Тогда форма общения физиков в виде семинаров, коллоквиумов и т. п. только зарождалась.
В 1916 году в «Журнале русского физико–химического общества» (Серия физическая) появилась первая статья Капицы под названием «Приготовление волластоновских нитей». Она содержала описание оригинального метода приготовления тончайших кварцевых нитей для физических приборов. Эта работа была вызвана чисто практической необходимостью: лаборатория Иоффе не могла обходиться без кварцевых нитей, а достать их было негде.
По методу Капицы нити не протягивались через фильеры, а вытягивались с помощью стрелы, выпущенной из лука. Стрелу обмакивали в расплавленный кварц, затем натягивали тетиву. Стрела летела по коридору и падала на подостланное бархатное полотно. Увлекаемая стрелой нить застывала на лету. Кстати, лук и стрелу Капица сделал своими руками. Столь своеобразное изготовление волластоновских нитей свидетельствовало о склонности молодого Капицы к оригинальным и поразительным по простоте техническим решениям. Эта черта особенно ярко проявилась в его последующих работах, выполненных в Кавендишской лаборатории, и осталась на всю жизнь. Между прочим, способ получения кварцевых нитей с помощью стрелы и лука Капица любил впоследствии демонстрировать студентам во время лекций.
В 1918 году в невероятно трудных условиях А. Ф. Иоффе основал в Петрограде один из первых в России научно–исследовательских физических институтов, директором которого он стал, — ныне ордена Ленина Физико–технический институт Академии наук СССР имени А. Ф. Иоффе. Капица был одним из первых сотрудников этого института, сыгравшего очень важную роль в развитии советской экспериментальной, теоретической и технической физики. Известная физикам старшего поколения научная школа А. Ф. Иоффе дала стране видных ученых, в том числе специалистов по атомной и ядерной физике.
Спустя полвека после создания в Петрограде физико–технического института ученик А. Ф. Иоффе академик Ю. Б. Харитон назвал исторический акт организации института «проявлением высочайшего оптимизма». Конечно, это был акт оптимистического восприятия будущего, если вспомнить о положении в Петрограде в 1918 году, когда в результате иностранной интервенции и гражданской войны экономическое положение страны резко ухудшилось. Трудности настолько усугубились, что осенью выдавали населению хлеба по 50 г. в день, хлеба часто совершенно несъедобного.
В 1918 году Петр Капица окончил Политехнический институт и был оставлен в нем в должности преподавателя физико–механического факультета. Послереволюционные события принудили на некоторое время преподавателей и студентов отказаться от занятий в институте, от продолжения научной работы. Страна была изолирована от мира, скована разрухой и голодом. Часть интеллигенции, включая многих профессоров и преподавателей, эмигрировала за границу.
В такой сложной ситуации А. Ф. Иоффе всеми силами стремился сохранить семинар и своих учеников — молодых физиков, среди которых были П. Л. Капица, Н. Н. Семенов, Я. И. Френкель, П. И. Лукирский. Для этого нужно было обладать мужеством, убежденностью в полезности своего дела, доброжелательностью. Иоффе добился своего.
Спустя много лет, выступая в актовом зале Ленинградского политехнического института от имени сотрудников Института физических проблем на праздновании шестидесятилетия со дня рождения А. Ф. Иоффе, Капица сказал: «Когда мы услыхали, что предстоит празднование вашего шестидесятилетия, то никому из нас в голову не пришло писать адрес. Мы все решили сами сюда приехать. Сейчас я очень смущен тем, что у меня нет адреса. Это получилось потому, что, когда приветствуют и поздравляют своего отца или родственника, как–то в голову не приходит мысль о том, что требуется соблюдение каких–то формальностей. Каждый из нас хочет пожать вашу руку и поздравить. Я желаю вам много–много лет плодотворной работы в направлении, вами созданном, а вы являетесь создателем советской физики. Я желаю вам счастья. Желаю вам много лет быть нашим отцом, которого бы все любили, к которому бы так же хорошо относились, как до сих пор».
Слова Капицы не нуждаются в пояснении, они сами говорят об отношении к Иоффе его учеников. Несмотря на большую разницу в возрасте, Иоффе дружил с Капицей до конца своих дней. Он умер в возрасте 80 лет в 1960 году.
Собиравшаяся на семинаре А. Ф. Иоффе молодежь устраивалась в лаборатории на ящиках и табуретках.
Докладчик делал сообщение. Затем происходило обсуждение доклада. Порядок семинара строго выполнялся. Обсуждения бывали довольно бурными — они велись с энтузиазмом, свойственным молодежи того времени. Ученики Абрама Федоровича чувствовали себя участниками серьезных дискуссий и не сомневались в том, что вносят большой вклад в науку. Только прорывавшаяся иногда горячность и чрезмерная убежденность в правоте своих взглядов и суждений указывали на то, что дискутирующие недавно расстались со студенческой скамьей. Они еще не понимали, что безапелляционная уверенность в своей правоте свойственна либо очень молодым людям, либо безнадежным глупцам. Умный и образованный человек всегда колеблется перед принятием какого–либо важного решения и не стыдится отменить его, если оно неправильно.
Наряду с обсуждением вопросов новейшей физики велись, насколько это было возможно в условиях того времени, научно–исследовательские работы. В 1920 году П. Л. Капица и Н. Н. Семенов разработали метод определения магнитного момента атома, используя в нем взаимодействие пучка атомов с неоднородным магнитным полем.
Почти все участники семинара были экспериментаторами и находились в очень трудном положении: из–за отсутствия необходимых материалов, инструментов, приборов, даже простой проволоки собрать экспериментальную установку оказывалось сложнейшим и затяжным делом. И тем не менее эксперименты ставились, и довольно сложные.