Уже тогда Столетову было ясно, что настоящим физиком можно стать, только гармонически соединив в себе экспериментатора и теоретика.

Эту идею, прошедшую красной нитью через всю деятельность Столетова, провозглашал задолго до него великий Ломоносов. Ломоносовская традиция, являвшаяся руководящим принципом для всех передовых русских ученых, была глубоко воспринята Столетовым еще в молодости.

В Берлине, в лаборатории Магнуса и на лекциях Пальцова, Дэве и Квинке, Александр Григорьевич часто встречается с молодым русским физиком Михаилом Петровичем Авенариусом — одним из «пироговцев».

Авенариус (1835–1895) был почти что сверстником Столетова. Вскоре знакомство молодых ученых переходит в дружбу, которая становится настолько крепкой, что Столетов и Авенариус поселяются вместе. Долгие дни, долгие вечера проводят они, обмениваясь мнениями, споря о научных проблемах, мечтая о том, над чем они будут работать, вернувшись в Россию. Эта дружба будущего киевского профессора с будущим московским профессором продолжалась всю их жизнь.

Через много лет, вспоминая об уже покойном Авенариусе, Столетов писал: «Весной 1864 г. мы оба переехали в Гейдельберг. Здесь поселились на общей квартире, вблизи от Фридрих-Бау, и так прожили несколько месяцев до отъезда Михаила Петровича. Вместе слушали лекции и работали в институте Кирхгофа. Вместе с ним бродили по лесным окрестностям города, жили душа в душу, ни разу не было размолвки. На другой год, уже по защите магистерской диссертации и по получении места доцента в Киеве, Авенариус еще раз приехал в Гейдельберг на лето и застал меня еще там. Затем наши пути разошлись. Видеться приходилось редко. Только в 1881 году, в эпоху Парижской электрической выставки и Конгресса электриков случилось еще раз несколько месяцев жить вместе в одном небольшом отеле, еще раз совместно работать и ежедневно делиться мыслями и впечатлениями».

«Личное воспоминание, — писал Столетов, — представляет нам образ покойного товарища в самом симпатичном свете, это был человек мягкого и в то же время прямого характера, он никогда не кривил душой, говорил и действовал всегда уверенно, и на его слово можно было положиться. К науке, к профессорским обязанностям относился с благоговением, как к делу святому». Таков был один из первых товарищей Столетова, будущий соратник его по созданию школы русских физиков.

Разделенные расстоянием (Авенариус впоследствии почти безвыездно жил в Киеве), друзья до самых последних дней Авенариуса находились в оживленной переписке. Дружба с Авенариусом и другими «пироговцами» — особенно сблизился Столетов с молодыми врачами М. Лаврентьевым и Ю. Бостеном — помогала ему переносить разлуку с родиной.

Родина напоминает о себе и письмами из дому. Часто приходят к нему конверты со штампом «Владимир». Там о нем всегда помнят, с нетерпением ждут его писем, ждут его возвращения. Проводив брата за границу, Анна записала на следующий день в дневнике: «Мне нынче как-то скучно целый день. Ученья не было, так у меня нынче вот на сердце тяжело, я все думаю о Саше. Вчера как-то я не столько тосковала, а нынче даже не могу ни лежать, ни работать, а слез нет, и этого никто не замечает. Не с кем мне будет гулять без Саши».

В Берлине Александр Григорьевич пробыл недолго. Получив известие, что Кирхгоф уже открыл свою физическую лабораторию, Столетов выехал в Гейдельберг. Вместе с ним покинул Берлин и Михаил Петрович Авенариус.

Вернувшись в Гейдельберг, Столетов почти безвыездно прожил в нем полтора года. Только в 1865 году он отлучился на два месяца в Париж. В этот город его привлекла Сорбонна. Посещая это старейшее учебное заведение Франции, Александр Григорьевич знакомился с тем, как в Сорбонне преподается физика. Вопросы преподавания этой науки необычайно интересовали Столетова. Ученый серьезно готовился к своей будущей профессорской деятельности. Уже за границей он разработал план перестройки преподавания физики в Московском университете, замечая все лучшее, что было в университетах Запада.

С горечью думает Александр Григорьевич о судьбах родной науки. Он видит, что западноевропейская наука находится в несравненно лучшем положении, чем наука в его отечестве. Кирхгоф, Бунзен и Магнус получают субсидии от правительства. Это дает им возможность покупать приборы, создавать лаборатории. Ничего этого нет в самодержавной России. Русские правящие круги не желают предоставлять ученым средства для ведения научно-исследовательской работы. В развитии науки они видят угрозу своему режиму и стремятся держать одаренный, талантливый народ русский в темноте, в невежестве.

Однако русская промышленность требует развития науки, внедрения технических достижений. Этого не может не понимать и правительство. Оно вынуждено вводить технические новшества. Но каким преступным образом это делается! Препятствуя русским ученым принимать участие в техническом перевооружении России, правительство импортирует из-за границы и специалистов, и технические изобретения, и научные открытия, причем зачастую в виде «заграничной новинки» в Россию возвращается украденное иностранцами русское изобретение.

В годы пребывания за границей Столетов хорошо познакомился с жизнью и бытом тамошних жителей.

Он пишет своим родным о хороших условиях жизни в Гейдельберге и в немецких деревнях. Но, зоркий человек, он видит, как сильно заражены мещанством многие из живущих в этих чистеньких, нарядных домиках. Но домики все же чистенькие, замечает он. И с болью Столетов думает о величайших несправедливостях, творимых на родине. В покосившихся избушках, крытых черной прогнившей соломой, обрекло самодержавие жить миллионы и миллионы русских людей…

Заграничная командировка Столетова подходила к концу.

В Московском университете с нетерпением ждали молодого ученого. Столетов еще за границей, а руководство физико-математического факультета уже начало заботиться о том, чтобы талантливый воспитанник сразу же по возвращении был зачислен в штат преподавателей факультета.

И сентября 1865 года в университетский совет поступает прошение, подписанное деканом А. Давидовым и секретарем факультета Ф. Бредихиным. «Сумму, отпускаемую для преподавателей, — говорится в прошении, — факультет находит в высшей степени полезным употребить для приобщения к своему составу магистранда Столетова, посланного за границу Университетом и известного факультету замечательным даром изложения и ревностными занятиями по предмету физики». Ходатайствуя «о допущении магистранда Столетова по возвращении его из-за границы к преподаванию физики по найму», факультет просил, чтобы совет получил предварительное разрешение на этот счет от попечителя учебного округа.

Разрешение было дано, и за Столетовым закрепили место преподавателя на кафедре физики.

Наступил декабрь 1865 года. Пора было возвращаться домой. С грустью провожают Столетова «пироговцы». С каким товарищем приходится расставаться — умным, хорошим, веселым, острым на язык, любящим и понимающим юмор, охотно участвовавшим в разных веселых затеях. Ведь были не только занятия и серьезные разговоры. Сколько было смеха, шуток, загородных прогулок, веселых встреч за бутылкой вина, с пением студенческих песен, с озорными проделками; сколько потом будет в письмах друзей к Столетову многозначительно-шутливых, непонятных для посторонних намеков на ужины у некоего таинственного «его высочества» и вечера с «шеколадом» у какой-то Навигаторши! Грустно и Столетову. Но эту грусть заглушает большая радость. Он так соскучился по матери, братьям, сестрам, по родному Владимиру, по университету, по родине!

17 сентября 1866 года на кафедру физической аудитории быстро и легко поднялся человек в щеголеватом, но строгом, застегнутом на все пуговицы сюртуке. Подтянутый, с лицом мужественным и энергичным, он очень похож на отставного военного. Новый лектор совсем еще молодой человек, может быть, сверстник многих из сидящих перед ним. Но держится он с такой привычной уверенностью, как будто бы это его по меньшей мере сотая, а не первая лекция. Выжидая, пока все рассядутся и приготовятся слушать, он спокойно стоит, опершись на край кафедры, посматривая на аудиторию и что-то обдумывая.