С математикой всё оказалось несколько сложнее. Первоначально с детьми занималась мать. Однажды она попыталась объяснить маленькому Косте деление целых чисел, но тот ничего не мог взять в толк, пока его не отшлёпали. Позже ему всё пришлось осваивать заново и самостоятельно — с помощью книг по математике и естествознанию, сохранившихся у отца ещё со времени преподавательской деятельности в Рязани. Но уже тогда тянуло к практике, к проверке знаний на опыте. Вычитал про астролябию и тотчас же соорудил простейший высотомер, позволяющий измерять расстояние до недоступных и дальних предметов: например, не выходя из дома, без труда определил, сколько аршин (тогда метрической системой ещё не пользовались) до пожарной каланчи, и немедленно проверил полученный результат собственными шагами.
Дальше — больше. И вот уже во дворе дома, где жили Циолковские, на радость детворе затарахтел игрушечный автомобиль, движимый струёй пара. Но Константина тянет в небо: он пытается (неудачно!) наполнить водородом бумажную модель аэростата и думает над проектом машины с крыльями. Отец долго присматривался и прислушивался, а когда сын с помощью законов физики стал доказывать одному из его приятелей невозможность создания «вечного двигателя», принял решение: пусть Константин продолжает самообразование в Москве — авось где-нибудь пригодятся его способности. На житьё-бытьё глухому самоучке выделялось ежемесячно от 10 до 15 рублей.
Оставалось пристроить тетрадку с собственными стихами — брать её с собой почему-то не хотелось. Да-да, Циолковский в юности писал стихи — о природе в основном, о своих чувствах и мироощущении. Ни одного стихотворения не сохранилось, сам поэт, даже если что-то и помнил, — впоследствии не хотел озвучивать плодов своего детского и юношеского творчества: считал их несовершенными и подражательными. Тем не менее набралась целая тетрадка, на обложке крупными печатными буквами было выведено — «Рязанские стихи» (его отчий край навсегда оставался в сердце). Тетрадь взял старший брат Иосиф, у него она долго хранилась, но позже затерялась. Сборы в неблизкий путь были недолги, и вот будущий провозвестник космической эры отправился навстречу новой и такой непредсказуемой жизни. Случилось это в июле 1873 года…
Отцовская десятирублёвая стипендия (изредка она увеличивалась до пятнадцати рублей) тратилась очень просто. Три года Константин прожил на одном черном хлебе и воде. Чай и картошка — непозволительная роскошь. Каждые три дня он покупал в булочной хлеба на 9 копеек и кое-что ещё по мелочам. Всё остальное тратилось на книги, приборы и препараты. Даже тёплые носки, которые ему прислала сердобольная тетушка, были проданы за бесценок, дабы на вырученные деньги тотчас же приобрести цинку, серной кислоты, ртути и спирту (для опытов, конечно). Своё время Циолковский полностью отдавал разного рода экспериментам и чтению книг, где искал и находил теоретическое обоснование — подчас наивным, подчас гениальным — идеям. Среди вопросов, особо занимавших его в то время и не дававших спокойно спать по ночам, были:
«1. Нельзя ли практически воспользоваться энергией движения Земли? Решение было правильное — отрицательное.
2. Какую форму принимает поверхность жидкости в сосуде, вращающемся вокруг отвесной оси? Ответ верный: поверхность параболоида вращения. А так как телескопические зеркала имеют такую форму, то я мечтал устраивать гигантские телескопы с такими подвижными зеркалами (из ртути).
3. Нельзя ли устроить поезд вокруг экватора, в котором не было бы тяжести от центробежной силы? Ответ отрицательный: мешает сопротивление воздуха и многое другое.
4. Нельзя ли строить металлические аэростаты, не пропускающие газа и вечно носящиеся в воздухе? Ответ: можно.
5. Нельзя ли эксплуатировать в паровых машинах высокого давления (?)мятый пар? Ответ мой: можно. Конечно, многие вопросы возникали и решались раньше усвоения высшей математики, и притом давно были решены другими.
6. Нельзя ли применить центробежную силу к поднятию за атмосферу, в небесные пространства? Я придумал такую машину. Она состояла из закрытой камеры или ящика, в котором вибрировали кверху ногами два твердых эластичных маятника, с шарами в верхних вибрирующих концах. Они описывали дуги, и центробежная сила шаров должна была поднимать кабину и нести её в небесное пространство».
Вот! Вот она первая попытка с помощью силы теоретической мысли прорваться в Космос! И полвека спустя он не мог без волнения вспоминать об охватившем его восторге и почти что физическом ощущении космического полета в бесконечные дали Вселенной. Приехав как-то в 1925 году из Калуги в Москву на заседание Комиссии Совнаркома и выйдя на площадь Киевского вокзала, Циолковский показал своему спутнику на противоположный крутой берег Москвы-реки и сказал, что именно сюда, в район Ростовских переулков, добрался он тогда, воодушевленный открывшимся ему таинством природы, и именно здесь осознал собственную ошибку. Увы, прожект оказался фантомом. Константин ошибся, не учел всего лишь простого закона физики: машина не смогла бы подняться, а только бы тряслась, не двигаясь с места. Всё же пережитый в юности подъем духовных сил запечатлелся в его памяти навсегда. Видение было так сильно, что до конца дней своих он видел придуманный им аппарат во сне.
Параллельно юноша углублённо занимается самообразованием и, в первую очередь, математикой и естествознанием. Дифференциальное и интегральное исчисление, алгебра и аналитическая геометрия, сферическая тригонометрия, астрономия, физика, механика, химия — всё это было за три года усвоено и взято на вооружение. Уже тогда он осознавал, для чего ему потребуются все эти знания. «Мысль о сообщении с мировыми пространствами не оставляла меня никогда, — напишет он в старости. — Она побудила меня заниматься высшей математикой».
Но не только чистая наука волновала пытливого юношу — искатель знаний из провинции жадно тянулся и к шедеврам мировой литературы. Шекспир, Лев Толстой, Тургенев, кумир тогдашней молодежи и властитель дум радикальной интеллигенции — Писарев. От корки до корки прочитывались свежие номера «толстых» журналов, где, помимо беллетристики и публицистики, регулярно публиковались обзорные научные статьи самой разнообразной естественнонаучной и гуманитарной тематики (собственно научно-популярных в России тогда ещё не было). Любимым чтением стал популярный во всем мире трехтомник крупнейшего французского ученого — физика и астронома — Доминика Франсуа Араго (1786–1853) «Биографии знаменитых астрономов, физиков и геометров».
