Конечно, узнав о намерении первого сына вместо богословия изучать естественные науки, в семье сильно огорчились. Но, поняв, что сыну не по душе служить, крестить и отпевать, не стали препятствовать его отъезду в Петербург.
В 1875 г., окончив Петербургский университет, получив звание кандидата по разряду естественных наук и право стать лаборантом в любом учебном или научном учреждении России, Павлов поступил на третий курс Медико-хирургической академии «не с целью сделаться врачом», как он сам объяснял свое решение, а с тем, чтобы, имея степень доктора медицины, впоследствии «снискать право занять кафедру физиологии». Знать бы Павлову, сколько тягот, волнений, жизненных неурядиц и горестей пройдет прежде, чем осуществится его заветная цель!
Поначалу все складывалось для И.П. Павлова удачно. До ухода из академии заведующего кафедрой физиологии И.Ф. Циона Павлов работал у него ассистентом. Затем — ассистентом профессора К.Н. Устимовича на кафедре физиологии ветеринарного отделения Медико-хирургической академии до 1878 г., когда знаменитый русский клиницист профессор СП. Боткин пригласил его к себе в клинику. Интенсивная научная работа лаборанта И.П. Павлова в клинике не позволила ему подготовиться к сдаче выпускных экзаменов вовремя, и только с годичным опозданием, в 1879 г., молодой ученый сдал 27 выпускных экзаменов и получил степень «лекаря с отличием».
В этот же период Иван Петрович вместе со своим братом Дмитрием Петровичем — ассистентом Д.И. Менделеева — знакомятся с курсистками — слушательницами Высших женских педагогических курсов. Серафима Карчевская, дочь военно-морского врача, мечтавшая стать учительницей математики, привлекла внимание Павлова восторженным восприятием творчества У. Шекспира. А чем же привлек ее внимание И.П. Павлов?
«Иван Петрович, — вспоминает Серафима Васильевна, — развивал возвышенные теории. Выходило это у него умно, красиво, справедливо и невольно увлекало всех. Был он, однако, очень застенчив и больше любил наслаждаться речами своего брата — химика... Иван Петрович был самый начитанный, но и самый неуемный и горячий спорщик, причем был он очень находчив... его приятели всегда поражались, что он не знал устали ни от каких умственных занятий... За чистосердечную самокритику все его очень любили и ценили».
Серафима Васильевна в своих воспоминаниях набросала живой портрет Павлова в год окончания им академии: «Иван Петрович был хорошего роста, хорошо сложен, ловок, подвижен, любил говорить и говорил горячо, образно, весело... У него были русые кудри, красные губы с совершенно детской улыбкой и чудесные зубы. Особенно нравились мне его умные глаза и кудри, обрамлявшие большой открытый лоб».
Но не внешнюю красоту ценила эмансипированная девушка. В разговорах тридцатилетнего студента Павлова она обнаружила «ту скрытую духовную силу, которая всю жизнь поддерживала его в работе и обаянию которой невольно подчинялись все его сотрудники и приятели».
Итак, в 1879 г. Павлов в числе других 46 выпускников, получивших дипломы с отличием, был удостоен права участвовать в конкурсе «на оставление при академии для усовершенствования на три года». Эта была единственная возможность продолжить занятие наукой. В случае неудачи он должен был немедля отправиться для прохождения службы в 32-й Кременчугский полк военным врачом. Дело в том, что Медико-хирургическая академия была реорганизована в Военно-медицинскую, и за каждый год обучения в академии он обязан был отслужить полтора года в войсках. Только семеро из конкурсантов по итогам сочинения и тайного голосования могли стать институтскими врачами. Сочинение под девизом: «Спешить думать — плохо думать» — оказалось на четвертом месте. Его автором был Иван Петрович Павлов.
Об актуальности исследований Павлова и высоком научно-методическом уровне его работ говорит факт награждения его в 1880 г. золотой медалью на конкурсе научных исследований выпускников академии. Одну из двух серебряных медалей получил В.Д. Отт, будущий знаменитый акушер-гинеколог.
Радость, доставляемая творческими успехами и их высокой оценкой, постоянно отравлялась тяжелыми материальными условиями существования. Средств от работы в лаборатории и чтения курсов не хватало. Иван Петрович не отказывал в помощи врачам клиники Боткина. При его участии было написано 8 диссертаций. На подготовку своей диссертации не оставалось времени, да и с выбором темы не ладилось. СП. Боткин мог поделиться своими идеями, выбор же темы диссертации и методик ее разработки Павлов делал самостоятельно.
Дмитрий Петрович посмеивался над братом и утверждал, что тот слишком много времени тратит на письма к невесте (Серафима Васильевна работала учителем в сельской школе). Отчаявшись, Иван Петрович взял отпуск и уехал в Ростов-на-Дону, куда приехала и его невеста. 25 мая 1881 г. они обвенчались. Серафима Васильевна знала о предстоящих трудностях семейной жизни, знала, что Иван Петрович всегда отличался отрешенностью от мирских забот. Приехав за полгода до свадьбы на каникулы в Петербург, она купила себе теплые сапоги. В деревне они были необходимы. По возвращении обнаружила в своем чемодане лишь один. Оказалось, Иван Петрович оставил второй себе на память о невесте! Выйдя замуж, она получила еще одно свидетельство непрактичности мужа: он не позаботился о деньгах на обратный путь. Пришлось занимать средства у родственников.
В Петербурге семейная жизнь давалась нелегко. Серафима Васильевна вспоминала: «Не хватало денег, чтобы купить мебель, кухонную, столовую и чайную посуду, да и белья для Ивана Петрович, так как у него не было даже летней рубашки». Только любовь и взаимное уважение служили лекарством от этих невзгод. Павлов писал: «Серафима Васильевна на всю жизнь осталась преданной нашей семье, как я лаборатории».
Близких людей поражали удивительная работоспособность и энергия Павлова. Быстрым шагом, обгоняя даже извозчиков, он ходил в лабораторию больше 10 километров в одну сторону. Следуя в обратном направлении, Иван Петрович всегда возвращался домой к обеду. Нередко, когда шел интересный опыт, он снова отправлялся после обеда в академию. В этом случае домой возвращался часа в два ночи, а утром без опозданий являлся в лабораторию. Эту привычку он оставил на всю жизнь, и только лишь после 1916 г. стал иногда пользоваться трамваем или личным автомобилем, предоставленным ему Академией наук. И причиной тому была не старость, а хромота после перелома шейки бедра в 67 лет, когда вместо того, чтобы обходить канавы на разрытой мостовой, Иван Петрович перепрыгивал их! А после неудачного прыжка около часа ждал карету скорой помощи, подтянувшись руками на перекладинах высокого забора. Вот где пригодились занятия гимнастикой!
