«Неизвестный автор живо описывает разочарование, вынесенное им из четырехлетнего пребывания в. агрономической школе. Очевидно, автор по недоразумению попал в научную школу; в результате получились сетования на то, что в этой школе нельзя научиться нанимать рабочих, подешевле покупать и подороже продавать, что там даже не говорят о том, будто рабочие работают тем лучше, чем меньше им платят».
Студенчество Петровки не представляло собой единой, дружной семьи. Вильямсу были глубоко чужды интересы помещичьих сынков, нелюбовь к ним жила в нем еще со времен рассказов бабушки и няни. Он стремился приобрести такие знания, с помощью которых мог бы принести народу наибольшую пользу. Поэтому все свои силы он посвящал науке, той передовой биологической науке, которая в это время начинала завоевывать прочные позиции среди прогрессивных русских ученых.
Вильямс в то время предполагал еще, что и в существовавших тогда социально-экономических условиях передовая наука может приносить реальную пользу народу.
Совмещая слушание лекций и практические занятия с беготней по урокам, усиленно занимаясь по ночам, недоедая и недосыпая, Вильямс успешно усваивает программу первого курса, и в его зачетной книжке появляются пять пятерок и одна четверка — таковы были результаты переходных экзаменов с первого на второй курс.
На втором курсе заниматься Вильямсу стало еще более трудно: во втором полугодии объем практических занятий настолько возрос, что они заканчивались иной раз только в восемь часов вечера. Ежедневное двадцатидвухверстное путешествие из Москвы и обратно сделалось совершенно невозможным, и Вильямс вынужден был выделить из своего скудного бюджета 7 рублей в месяц, чтобы снять угол в крестьянской избе на Петровских выселках, располагавшихся по соседству с Академией. Он продолжал давать уроки здесь же, в Петровско-Разумовском. В Москву, домой, удавалось попадать нечасто, и каждый такой приход был радостным событием для младших братьев и сестер, которым очень недоставало их постоянного предводителя — организатора игр, создателя террариума и аквариума. Те редкие свободные вечера, которые Вильямсу удавалось провести в Москве, он посвящал музыке, которую он полюбил с детства, слушая игру своей старшей сестры Сони.
К этому времени сестра успела закончить консерваторию и являлась главной материальной опорой семьи, давая многочисленные уроки музыки. Соня доставала контрамарки и отправлялась вместе с братом на симфонические концерты. Особенно они оба любили Чайковского, Бетховена и Шопена.
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.