Очутившись в Москве, 17-летний юноша попал там в условия нищенского существования. Тех 10–15 рублей в месяц, которые мог уделять ему отец из скудных своих средств, хватало лишь на полуголодную жизнь, тем более, что молодой Циолковский тратил на пропитание всего небольшую часть полученных денег; главный расход составляла покупка книг, а также стеклянных трубок, ртути, кислот и т. п. материалов для опытов. Питался он исключительно одним черным хлебом, обходясь даже без чая и картофеля. «Помню отлично, что, кроме воды и черного хлеба, ничего не было. Я проживал 90 коп. в месяц».
Иной раз неоткуда было взять и эти копейки. Тогда юноша продавал за бесценок части своей одежды, без которых считал возможным обойтись. Странный вид имел он в эту пору своей жизни: необычайная фигура сосредоточенного юноши с непомерно длинными волосами — стричься было некогда, а часто и не на что — в костюме, прожженном серной кислотой, привлекала изумленные взгляды прохожих. «Что это, мыши что ли изъели брюки?» — кричали ему на улице мальчишки.
Подобная жизнь нимало, однако, не смущала стойкого юношу, охваченного всепоглощающей жаждой знания. «Мне даже в голову не приходило, что я голодал и истощал себя», — вспоминает он. Сопоставляя на склоне лет суровые годы своего ученья с нынешними счастливыми условиями жизни советских школьников, он дружески попрекнул как-то наших юных техников за их нетерпение: «Смешно, что мне жалуются ребята чуть не с десяти лет: их-де изобретения и мысли не осуществляются или не принимаются. Как же мы-то терпели многие десятки лет и едва-едва кое-чего достигали. Мы же не имели детских технических станций и тех хороших условий, в которые поставлены вы…»
Три года, проведенные в Москве, послужили своего рода средней и высшей школой для молодого Циолковского, школой без учителей и лабораторий. Это был период настойчивого и систематического самообразования. Почти не прибегая ни к чьей помощи, одним лишь чтением учебных книг в библиотеке он тщательно прошел в один год курс элементарной математики и школьной физики. Давалось ему ученье легко. «Часто, читая какую-нибудь теорему, я сам находил доказательство; и это мне более нравилось и было легче, чем проследить объяснение в книге», — говорит он в автобиографических заметках, и признание это очень характерно для его оригинального ума, стремившегося всего достичь самостоятельным путем.
Два последующих года московской жизни посвящены были, также без посторонней помощи, овладению основами высшей математики: прохождению высшей алгебры, дифференциального и интегрального исчислений, аналитической геометрии, сферической тригонометрии.
Спеша в целях самопроверки применять приобретенные знания на практике, молодой Циолковский сам придумывал в эту пору и правильно разрешал ряд задач, относящихся к механике. Занимали его тогда и некоторые технические идеи, частью уже разрешенные, но представлявшиеся юноше новыми, например, использование мятого пара в машинах. «Мне было приятнее и легче, — рассказывал он впоследствии, — основываясь на приобретенных книжных знаниях, по возможности идти вперед самостоятельно, открывать уже известное, находящееся в тех же книгах».
Между прочим он напал в это время на мысль изготовить большое телескопическое зеркало из ртути в плоском вращающемся сосуде, другими словами, придумал то, что позднее осуществлено было американским физиком Вудом. Размышлял он и над долговечным металлическим аэростатом, непроницаемым для газов — зародышем будущего «дирижабля Циолковского».
Циолковский читал в Москве не одни только учебники; его привлекала и художественная критика и изящная литература, и история науки. Большое влияние на общее развитие молодого человека оказали в этот период жизни сочинения Писарева и Тургенева, особенно «Отцы и дети». В числе прочтенных тогда авторов Циолковский называет и знаменитого французского астронома Араго; из сочинений его переведены были в то время на русский язык «Общепонятная астрономия» в 4 томах (1861) и трехтомный труд: «Биографии знаменитых астрономов, физиков и геометров» (1859–1860).
Начало педагогической деятельности
Когда Циолковскому минуло 19 лет, период «самодеятельного московского университета» для него окончился: по вызову отца Константин покинул в 1876 г. Москву и возвратился домой в Вятку. Отец подыскал ему в Вятке кое-какие частные уроки, и молодой Циолковский начал впервые зарабатывать на жизнь учительским трудом.