А в шесть часов утра Вильямс отправлялся знакомой дорогой в Петровку, на две-три недели отрываясь от дома.
На первом семестре второго курса Вильямс с новым увлечением слушал Тимирязева, читавшего студентам свой любимый предмет — физиологию растений. Именно на этих лекциях с особой силой проявлялся дар Тимирязева вскрывать перед слушателями самую сущность закономерностей, управляющих развитием живой природы. Особенно подчеркивал Тимирязев значение среды для развития организмов. «Растение и почва, — говорил он в одной из своих лекций, — растение и влага, растение и воздух, растение и солнце, — вот эти четыре порядка явлений: с ними приходится считаться земледельцу; во всяком случае, ему необходимо понимать их относительную роль».
Этот диалектический подход Тимирязева к изучению и овладению природой был целиком воспринят Вильямсом, посвятившим всю свою дальнейшую деятельность разработке и пропаганде основ передового научного земледелия.
Лекции Тимирязева по физиологии растений, излагавшиеся, как вспоминали многие его слушатели, с особым воодушевлением и любовью, увлекали и глубиной содержания, и красотой изложения, и блестящими демонстрациями опытов. Именно в эти годы Тимирязев на академической кафедре анатомии и физиологии растений вел напряженную исследовательскую работу, используя опытное поле и проводя многочисленные эксперименты с живыми растениями в природных условиях. Здесь он совместно с профессором И. А. Стебутом организовал первый в России вегетационный домик для опытных работ, проводил испытания различных минеральных удобрений. В своей лаборатории он провел составившие эпоху в истории науки исследования хлорофилла.
«Тимирязев, — говорил Вильямс, — пользуясь методом Дарвина, положил начало тому проникновению идей эволюции в физиологию, которое позднее послужило для практических целей яровизации и других методов переделки растений».
Большое влияние оказали на Вильямса и лекции одного из лучших профессоров Академии, Гавриила Гаврииловича Густавсона (1842–1908), читавшего органическую и агрономическую химию.
Густавсон был близким другом и сторонником Тимирязева, они оба окончили Петербургский университет и вместе начали свою научную работу по изучению удобрений на первых в России опытных полях, организованных Вольным экономическим обществом под руководством Менделеева.
В семидесятых годах Густавсон и Тимирязев снова оказались вместе в Петровской академии. Их близкие отношения еще более окрепли. Имена этих двух передовых ученых, любимых профессоров-петровцев, нередко связывали в одно неразрывное целое. Это нашло отражение даже в поэтической форме, в стихотворении академического поэта, профессора А. Ф. Фортунатова, писавшего:
Сначала Густавсон излагал студентам фундаментальный курс органической химии; здесь он был во всеоружии — он был учеником А. М. Бутлерова и сам преимущественно работал в области исследования органических соединений.
«В лекциях Гаврилы Гавриловича, — отмечал Вильямс, — видна школа великана мысли, гениального творца периодической системы элементов Д. И. Менделеева и классика органической химии А. М. Бутлерова».
Второй курс, читавшийся Густавсоном, — агрономическая химия — был маленьким, ему посвящалось всего 20 лекций, но многие слушатели Густавсона отмечали совершенно особый характер этого курса. В короткое время перед студентами возникала стройная картина химических процессов, протекающих в почве. Начинал свои лекции Густавсон с рассказа о происхождении минеральной части почвы, о процессах физического и химического выветривания горных пород. Особенно подчеркивал лектор роль растений, живых и мертвых, в образовании почв. В ту эпоху, когда многие смотрели на почву, как на своеобразную мертвую горную породу, такие взгляды были особенно интересными и прогрессивными. «Роль растений при образовании почвы, — говорил Густавсон, — начинается при самом происхождении ее из горных пород. Некоторые растения, например лишайники, появляются на скалах при полном отсутствии на них признаков почвы».
Это шло вразрез с установившимися на Западе односторонними взглядами на почву как на образование минеральное. Но еще М. В. Ломоносов подметил своеобразие почвы как особого тела природы, возникающего и развивающегося под воздействием прежде всего растений и животных. Этот взгляд был впервые высказан Ломоносовым в его замечательной работе «О слоях земных» (1763): «И каменные голые горы часто показывают на себе зелень мху молодого, которая после чернеет и становится землею; земля, накопясь долготою времени, служит после к произведению крупного мху и других растений».