Но скоро он начал понимать, что в этих пустяках и заключена основная взрывная сила учения Вирхова. Избегая умозрительных построений, столь характерных для гуморалистов, Вирхов в основу научного исследования положил точный опыт, эксперимент. Целлюлярная патология Вирхова представляла широкую теоретическую систему, охватывающую все основные стороны жизнедеятельности организма в нормальных и патологических условиях. Вирхов исходил из учения о клеточном строении организма.

Клеточная теория, сформулированная в 1838–1839 годах Т. Шваном и М. Шлейденом, устанавливала единый принцип строения всех многоклеточных организмов и тем самым стала основой учения о живой природе.

Вирхов в своей патологии назвал клетку краеугольным камнем в твердыне научной медицины, он трактовал живой организм как сумму независимых клеток и утверждал, что «врач не может разумно мыслить о болезненных явлениях, если не находит для них точно определенного места в теле».

Главным орудием в его работах был микроскоп. Микроскоп открывал новые, неведомые стороны жизни организма, показывал жизнь клетки.

Боткин был знаком с клеточной теорией Швана и Шлейдена, умел обращаться с микроскопом. Но эти сведения оставались для него мертвым капиталом. Теперь каждое микроскопическое исследование связывалось с патологическими изменениями в человеческом организме, оно проливало новый свет на те тайны природы, к постижению которых стремился молодой ученый. Боткин писал в Москву братьям и Белоголовому; «Я должен много работать, много учиться, от многого отказаться, чтобы понять все значение и богатство нового учения».

Целлюлярная патология строго основывалась на опыте, и это главное, что покорило в ней Боткина. Уж очень соблазнительной была та конкретность и доказательность экспериментами, которая лежала в ее основе. Сергей Петрович стал горячим приверженцем нового учения.

Осенью 1856 года профессор Вирхов был переведен в Берлин. Боткин отправился туда же.

Первое время он восторженно относился ко всему, что увидел в Германии. Белоголовый вспоминает: «Боткин в письмах с любовью, с увлечением говорил о Вирхове, о клиниках, ярко описывал богатые и для всех открытые сокровища Берлинского университета…»

Делился своими впечатлениями Сергей Петрович и со старшим братом. Василий Петрович писал Анненкову: «На днях получил письмо от Сергея. Боже мой, какая кипит страшная работа в европейском научном мире! И посмотрите, на какой путь пробирается медицина: микроскопическая анатомия и химия кладутся теперь в основу ее; все стремится проверить опытом и наблюдением, абсолютные теории предаются осмеянию… Сергей, который был здесь дельный малый и выдержал экзамен на доктора, с ужасом пишет, до какой степени отстало наше медицинское образование от того, что теперь делается в Германии. Вообще замечательно в последнее время страшное движение Германии на поприще естественных наук, от которых так долго удерживало ее исключительное преобладание философии. Представьте же, философские аудитории положительно пусты, едва находится по 2, по 3 слушателя, уж истинно „последних могикан“. Аудитории наук естественных, напротив, переполнены».

Большую часть времени Боткин отдавал занятиям в лаборатории медицинской химии института Вирхова. Одновременно с Боткиным в лаборатории работали также Сеченов и еще несколько русских. Заведовал этой лабораторией адъюнкт Гоппе-Зейлер, читавший в институте гистологию. Это был еще молодой, но Очень добросовестный, доброжелательный и опытный учитель. Русским практикантам нравилось то, что он не делал никакой разницы между ними и немцами.

В лаборатории Гоппе-Зейлера Боткин осваивал новые методы физико-химических исследований. Физическая химия в ту пору была еще в периоде своего зарождения. Привлечение методов физики для раскрытия законов управления физико-химическими явлениями открывало новые возможности глубокого проникновения во внутренние процессы, происходящие в живом организме. Не удивительно, что эти методы чрезвычайно интересовали Боткина. Одновременно он вел и исследовательскую работу. Боткин изучал вопросы осмоса — проникновения веществ из растворов через животную перепонку.

Последователи гуморальной теории утверждали, что этот процесс в живом организме может происходить только благодаря действию особой «жизненной силы». В 1828 году француз Дютроше покавал, что жидкость может проходить не только через живую, но и через мертвую перегородку. Это опровергало утверждения гуморалистов, но опыт остался без внимания. Теперь вопрос был вновь поднят последователями целлюлярной теории в борьбе со взглядами «венской школы» Рокитанского. В лаборатории Гоппе-Зейлера были поставлены широкие исследования.

Боткин выбрал себе задачу — выяснить причины венозного застоя в сосудах.

Авторы, проводившие опыты в этом направлении, указывали, что если стенку капиллярного сосуда смочить концентрированным раствором какой-либо соли, то этот раствор притянет к себе, как бы высосет через стенку сосуда плазму крови, кровяные тельца лишатся жидкой среды — и получится застой. Таким образом, причиной застоя считали проникновение жидкой части крови через стенку сосуда вследствие известного явления — экзоосмоса. Боткин задумался над этим толкованием. «Каким образом несколько капель соляного раствора могут произвести застой в сосудах, отняв некоторое количество воды из крови, находящейся в постоянном движении и, следовательно, беспрестанно приносящей новые количества жидкости?» — думал он.

Сергей Петрович начал проверять опыты немецких авторов. Прежде всего он усовершенствовал методику опыта. Его предшественники изучали движение крови в капиллярах плавательной перепонки лягушки, где пигмент мешает точному наблюдению; он же решил взять капилляры брыжейки, которая пигмента не содержит. Ему удалось ясно разглядеть всю картину процесса. В широких капиллярах кровяные тельца плывут, сохраняя свою обычную круглую форму, попадая же в узкий капилляр, они вытягиваются в длину и активно сокращаются. Так они проходят через узкое место, а затем, попав снова в широкий сосуд, принимают прежнюю форму.

Когда же стенка капилляра смочена каплей раствора поваренной соли, картина совершенно другая. Просвет капилляра действительно суживается, как это описано у прежних исследователей, но вместе с тем происходит другое явление, которое осталось ими не замеченным: кровяные тельца сморщиваются, приобретают форму тутовой ягоды, они уже не могут протиснуться через узкие места. Они останавливаются и закупоривают просвет капилляра, начинается венозный застой.

Эти наблюдения заставили Боткина сделать совершенно новый вывод: хотя выход жидкой части крови из просвета капилляра действительно происходит, основная причина застоя в том, что кровяные тельца утрачивают способность активно сокращаться. И Боткин ставит вопрос: не следует ли из этого заключить, что главная причина застоя состоит не в экзоосмосе, а в совершенно другом обстоятельстве — утрате кровяными тельцами своей эластичности?

Такое толкование процесса противоречило взглядам Гоппе-Зейлера и вызвало ожесточенные споры в лаборатории. До сих пор процесс этот рассматривался как чисто физико-химический, Боткин же дал ему новое, физиологическое толкование.

Несмотря на возражения Гоппе-Зейлера, Боткин стоял за свои выводы, и в конце концов Гоппе со свойственной ему добросовестностью признал его правоту. Это была первая научная работа Боткина, показавшая его склонность к самостоятельному решению вопроса. Работа была напечатана в вирхонском «Архиве».

Кроме лаборатории Гоппе-Зейлера, Боткин стал посещать клинику профессора Траубе. Ему нравилось то строго научное и всестороннее изучение больных, которое проводил Траубе. Особенно нравилось ему, как Траубе строил гипотезу диагноза, как он подбирал и систематизировал отдельные наблюдения. Еще в университете Боткин упражнялся в построении таких гипотез, это было его любимейшим занятием.

В Берлине русские медики создали маленькую колонию. Здесь встретились бывшие студенты, связанные дружбой еще в пору своего ученичества в Московском университете.