Умов Николай Алексеевич родился в г. Симбирске 23 января 1846 года.
Дедом его со стороны отца и родоначальником семьи Умовых был помещик Казанской губернии Павел Михайлович Наумов, который имел от своей крепостной крестьянки Матрёны Тихоновны, не пожелавшей выйти за него замуж, чтобы не рассорить его с родными, нескольких сыновей и дочерей. По высочайшему повелению одному старшему сыну Ивану было присвоено дворянское звание и всем детям дана фамилия Умовых. П. М. заботился об образовании своих детей. Старший сын, окончив курс по физико-математическому факультету Казанского университета, поступил в военную службу, а по выходе в отставку поселился в своём имении. В 1860 г. И. П. был вызван в Петербург в качестве губернского депутата по разработке положения об освобождении крестьян. После реформы служил членом Губернского по крестьянским делам Присутствия; пользовался, благодаря своему справедливому отношению к людям, всеобщим уважением и, становясь на сторону крестьян в их тяжбах с помещиками, не раз расходился со своими прежними друзьями. Имея хорошую подготовку по математике, он занимался прикладной механикой и изобрёл «горизонтальное водяное колесо», описанное в брошюре того же названия.
Второй сын, отец Н. А., Алексей, получил образование на медицинском факультете Казанского университета, который и окончил со званием врача. Здесь под влиянием известного профессора и естествоиспытателя Эверсмана он пристрастился к собиранию чешуекрылых, причём нашёл новый вид, названный в честь его Bryophilia Umovi. В звании военного врача А. П. пришлось побывать во многих местностях России, благодаря чему ему удалось собрать едва ли не единственную по своей обширности коллекцию чешуекрылых России, заключавшую несколько тысяч экземпляров и. разделённую после его смерти между двумя университетами—Новороссийским и Московским, в которых состояли профессорами его сыновья Николай (в первом) и Владимир (во втором). Оставив службу по военному ведомству, А. П. поселился в Симбирске, где впоследствии занял место старшего врача городской больницы и преподавал медицину в епархиальном училище. Здесь же он женился на дочери местного купца, от которой и имел двух сыновей. Мать Н. А. была религиозной женщиной и в этом направлении влияла на детей, читая имевшиеся у неё книги духовного содержания. Н. А. особенно заинтересовался пользовавшейся в то время в духовных сферах известностью книгою Голубинского, в которой впервые прикоснулся к вопросам философского характера.
Отец Н. А. был также большим коллекционером книг, Скупал их у антиквариев и в распродававшихся помещичьих библиотеках. Составленное довольно обширное собрание, заключавшее в себе классиков по русской и иностранной литературе, философии, естественной истории, давало обильный материал для чтения сыновьям, когда они достигли гимназического возраста. В то время в обществе существовало очень сильное стремление к образованию, а также обучению детей иностранным языкам. Воспитание детей начиналось под руководством гувернанток, которые выписывались из столиц, а затем к детям приглашались учителя. Особенно благотворное влияние на Н. А. произвели уроки учителя местного уездного училища Фёдора Афанасьевича Иванова, пристрастившего его к математике и очень живо преподававшего историю и словесность. А. П. не желал отдавать своих детей в Симбирскую гимназию и под влиянием помещика Тургенева, окончившего курс в Дерптском университете, предполагал везти детей в Дерпт, почему одно время дети изучали все предметы на немецком языке. План не осуществился благодаря несогласию матери, и было решено дать детям образование в Москве.
Заботясь о научном направлении своих детей, А. П. устроил между их сверстниками естественно-историческое общество, в котором детьми читались рефераты; его торжественное открытие состоялось в присутствии приглашённых родителей и родственников. Досуги Н. А., кроме обычных детских игр, наполнялись приготовлением мазей, пилюль — пользуясь небольшим аптечным шкафчиком, подаренным отцом; устройством картонных часов, безуспешным добыванием алюминия из глины, работами в саду под руководством отца—знатока садоводства.
Просветительные стремления того времени находились в резком противоречии с его отрицательными сторонами, значение которых до некоторой степени не ускользало от пытливого детского ума. Тяжёлое впечатление на Н. А. произвёл случай с лакеем (крепостным человеком старшего брата отца), которого за пьянство решено было отдать в солдаты. Лакею для яичной передачи воинскому начальнику было вручено письмо с предложением «забрить лоб» подателю. Н. А. был поражён тем, что человек, сам того не зная, нёс в своих руках свою судьбу. Во время поездок всей семьи А. П. к старшему брату иногда заезжали в именье одного из Наумовых, против чего всегда выступала мать Н. А., который — хотя и смутно — догадывался об унижении, сопровождавшем эти заезды, и в происходившем споре впервые услышал слово «batard», которое только впоследствии — через несколько лет — уяснил себе при помощи французского лексикона, при поступлении в гимназию. Во время таких остановок семья Умова принималась во флигеле управляющего, куда ей присылался обед, а в барский дом допускался только отец.
Дом, в котором жила семья в Симбирске, принадлежал больнице и выходид одной стороной в поле, на котором помещалось и здание арестантских рот. Бывали дни, когда на это поле шли солдаты и собиралось много народа. В квартире А. П. подымалась суматоха, и детям, запрещалось подходить к окну, выходившему в поле. Через некоторое время А. П. звали в больницу, откуда он возвращался крайне удручённым; приходили фельдшера и о чём-то докладывали. Детское любопытство раскрыло тайну. Это было наказание шпицрутенами; прислуга объяснила его процедуру и весь его ужас.
В доме отца и его тестя бывали молодые чиновники, являвшиеся глашатаями либеральных идей. В числе их был и Григорий Иванович Амосов, служивший по удельному ведомству, бывший впоследствии, после реформы суда, товарищем прокурора в Кишинёве и в своей судебной практике известный блестящими речами; после смерти любимой жены он окончил жизнь самоубийством. Кроме разговоров о злобах дня, Г. И. читал иногда вслух места из библии в присутствии матери Н. А. и юродивого «дяди домой». Юродивый произносил только эту фразу, наложив на себя обет молчания: он заговорил только после освобождения крестьян. Ходил он в лохмотьях, с посохом, с верхушки которого спускадая пучок разноцветных лент. Он жил от доброхотных подаяний; в домах его сажали на почётное место, а объяснялись с ним знаками. Биография этой загадочной личности помещена в одном из русских исторических журналов.
Гуманные идеи были издавна не чужды интеллигенции Симбирска. В нескольких верстах от него лежит Баратаевка, имение известного масона. Оно было посещаемо публикой благодаря красоте парка с речкой, мостами, замаскированными фонтанами и большим гротом, служившим, по рассказам, для масонских собраний. Дом владельца был замечателен своей внутренней отделкой и украшавшими её малахитовыми колоннами.
Крымская кампания подходила к концу. Дети видели сборы ополченцев, щипание корпии, слышали разговоры о неудачах войны, слова «Колокол» и «Герцен», разговоры и опасения по поводу ожидавшегося освобождения крестьян. После восшествия на престол Александра II было большое ликование во всех слоях населения. Была устроена иллюминация; громадную толпу собрал большой транспарант на небольшом доме поэта Д. Д. Минаева, где рядом с царскими инициалами красовался колокол значительных размеров и надписи, интриговавшие зрителей.
После продолжительного путешествия на перекладных с заездом в монастыри одиннадцатилетний Н. А. с братом были привезены в Москву, где через год были приняты в третий класс 1-й Московской гимназии. При приёме прошения от отца и представлении детей директор гимназии задал вопрос: «Незаконнорожденные?,» Последовал отрицательный ответ, но вопрос директора очень смутил Н. А., который сопоставил его со своими прежними переживаниями.
Устроиться в Москве помог А. П. известный церковный библиограф Капитон Иванович Невоструев, к которому имелось рекомендательное письмо от одного духовного лица. К. И. жил в келье Чудовского монастыря, заваленной рукописями и церковными книгами, наводнявшими не только полки, расставленные по стенам, но и наваленными на его ветхой немногочисленной мебели и на полу. К. И. показывал семье все достопримечательности и святыни Москвы. При посещении ризницы Н. А. был поражён беззаботной игрой монаха со старинной чашей, которую он заставлял крутиться около одного из своих пальцев; этот монах проверял входящую благоговейно настроенную публику. К. И. был фанатик, и несколько лет спустя, увидавши в квартире отца немецкую историю религии, которую читал Н. А., швырнул её под стол и сделал его отцу строгий выговор за то, что он не следит за чтением своих детей. Однажды к А. П. приехал один его дальний родственник, большой жуир. А. П. повёл его смотреть московские святыни и конечно зашёл к К. И. Здесь, в то время как К. И. объяснял А. П. особенности письма какой-то рукописи, приезжий осматривал корешки переплётов, торчавших с полок, и начал напевать от скуки: «В аду лишь жизнь прямая!» К. И. навострил уши и, разобрав фразу, с гневом выгнал приезжего из своей кельи, чем и окончился предполагавшийся обзор. Подобные столкновения бывали и на квартире А. П. при встрече с посторонними лицами, не знавшими К. И. и свободно выражавшими свои мнения. К. И. скончался от злоупотребления спиртными напитками.
Своим пристрастием к физике Н. А. обязан Якову Игнатьевичу Вейнбергу, талантливо и живо преподававшему этот предмет в гимназии. Что касается естественной истории, то преподаватель её, впоследствии приобревший известность прекрасным руководством по ботанике, в то время вёл преподавание крайне утомительно и скучно: это были потерянные часы. Ученик выходил к кафедре и читал по литографированной тетради урок для следующего класса. Тем не менее учитель был очень требователен. К приёмному экзамену в третий класс пришлось изучать по его запискам большую главу о строении глаза, которую дети могли несколько усвоить благодаря объяснениям врача-отца. Ученикам второго класса гимназии объяснялись очень подробно устройство глаза и акт зрения, когда они не имели никакого понятия об оптике!
Интерес к естествознанию в детях поддерживался главным образом летними экскурсиями отца по ловле чешуекрылых, особенно интересными ночью, с фонарём, в камышах подмосковных болот, а также участием в ботанических экскурсиях того же преподавателя, впоследствии — в экскурсиях известного ботаника Кауфмана, рано умершего, и в геологических экскурсиях преподавателя Константиновского Межевого института Ауэрбаха.
Из преподавателей других предметов благотворное влияние на учеников оказывал преподаватель русской словесности Михаил Иванович Студеников. Особенный интерес был вызываем писанием сочинений, для составления которых рекомендовался ряд книг, чтением этих сочинений перед классом и затем их разбором. Сверх уроков, по некоторым дням, в послеобеденные часы М. И. устраивал беседы с учениками, посвященные чтению русских классиков, в том числе Белинского. Эти чтения продолжались, однако, недолго: начальство нашло их неудобными в отношении надзора, так как на этих беседах отсутствовал надзиратель. Увлечение словесностью вызвало появление ученического журнала, который трактовал вопросы литературы и ученической жизни.
Из других преподавателей, своими уроками способствовавших развитию учеников, следует отметить преподавателя географии Мюллера и истории — Санчакова. В то время гимназисты вместо латинского языка могли слушать законоведение, которое преподавалось сначала Сергеевичем (впоследствии профессором Петербургского университета), а затем Н. Л. Дювернуа (бывшим потом профессором Новороссийского и Петербургского университетов). Перед выпуском из гимназий» на одном из последних уроков 7-го класса, Дювернуа по просьбе гимназистов прочёл блестящую лекцию о Беккариа и ожидавшейся реформе суда. Лекция произвела глубокое впечатление на гимназистов.
Братья Умовы слушали латинский язык. Его преподавателем был известный в то время латинист Яков Васильевич Смирнов, уже старик, со многими странностями. Латинский язык не привлекал Н. А., который пользовался помощью брата, в свою очередь пользовавшегося математическими познаниями Н. А. При присуждении гимназическим советом золотой медали Н. А., Смирнов встал под образ и, поднявши руку вверх, протестовал против этого присуждения.
В первый год поступления Умовых в гимназию произошло печальное событие. В гимназии учились казённые стипендиаты—болгары, люди не только великовозрастные, но и семейные, однако почему-то обязанные её посещать, в то же время бывшие пансионерами и подчинённые всем правилам пансиона. Один из них, лет тридцати, имевший семью и учившийся в третьем классе вместе с мальчиками, повесился, йе выдержавши режима. Эти болгары отличались своей малоуспешностью.
Каждую субботу в класс являлся инспектор и вызывал малоуспешных или в чём-либо провинившихся учеников, которых выводили из класса и секли. Одна такая экзекуция кончилась очень печально. Всё это производило отвратительное впечатление.
В то самое время в старших классах гимназии обучались А. И. Кирпичников и кн. Урусов: первый—впоследствии известный профессор, а второй—известный адвокат. Обладая сильной мускулатурой, они делали иногда набеги на младшие классы, подвергая их избиению.
Время великих реформ, подъём литературы имели громадное влияние на молодёжь того времени, побуждая её к усиленному чтени ) и самообразованию. Отец Н. А. давал возможность своим детям знакомиться с текущей литературой и классиками русской и иностранной литературы в оригиналах и переводах. Через знакомого помощника университетского библиотекаря Н. А. получал книги по философии.
Н. А. получил в подарок от отца «Историю новой философии» Куно Фишера, «Астрономию» Араго, зрительную трубу и микроскоп. Пользуясь трубой, Н. А. по ночам изучал звёздное небо через слуховое окно на чердаке и, пользуясь окулярами микроскопа, усиливал увеличение трубы.
В Московский университет оба брата поступили в 1863 г.: Н. А. — на физико-математический факультет, а его брат—на юридический,, В то время студенческой формы не было, и студенты ходили в партикулярном платье. Лекции по физике читал Н. А. Любимов; на последнем курсе несколько месяцев Н. А. слушал математическую физику у молодого А. Г. Столетова, вскоре заболевшего. Практических занятий но физике в то время не было.
На математическом факультете имелся целый ряд блестящих профессоров: А. Ю. Давидов, В. Я. Цингер, Ф. А. Бредихин, Ф. А. Слудский. Слушать первого из них приходили иногда юристы и филологи, ничего не понимавшие в содержании лекций, но увлекавшиеся их чрезвычайным изяществом.
Студентом Н. А. познакомился со студентом юридического факультета А. И. Чупровым, около которого группировалось много молодёжи. А. И. состоял в то время в числе устроителей студенческого клуба самообразования, в котором дебатировались вопросы общественные, научные, философские, например: о свободе воли; по поводу книги Бокля «История цивилизации в Англии». Собрания эти происходили вблизи Сретенского полицейского участка, в доме Клевезаля, по вечерам, иногда заканчивались пирушкой и затягивались до поздней ночи. Группа молодёжи свободно проходила мимо часового участка, не обращая на себя никакого внимания. Высокий интерес возбуждал вопрос о народном образовании; А. И. составил обширную и обстоятельную записку о его настоятельности. Эта интересная записка была отлитографирована, но А. И. по своей скромности не поставил на ней своего имени; подписался на ней его товарищ—добродушный, но несколько тщеславный Василий Иванович Губин (за что впоследствии ему пришлось поплатиться). Предполагалось образовать комитет или общество для распространения образования в народе и привлечь к этому делу не только студентов, но и профессоров. С этой целью записка А. И. Чупрова (к сожалению, утраченная впоследствии) распространялась в аудиториях, и ряд студентов взялся передавать её профессорам; Н. А. исполнил это по отношению к профессорам математического факультета. Записка встретила благосклонное отношение только у профессора чистой математики Н. В. Бугаева, и беседа о ней была первым знакомством Н. А. с Бугаевым, с которым у него установились добрые отношения, продолжавшиеся до самой смерти Н. В. Бугаев принимал живое участие своими советами в направлении научной деятельности Н. А. и в его дальнейшей судьбе.
Профессора не приняли никакого деятельного участия в предположенном просветительном плане, и А. И. Чупров сформировал кружок лекторов, который открыл свою деятельность чтением лекций артельщикам Кокоревского подворья (за Москвой-рекой), в нумерах которого жил один из членов кружка. Читались лекции по космографии, естественным наукам и истории. Деятельность кружка продолжалась недолго. Покушение на государя Александра II поставило на ноги полицию, и кружок, а также записка были открыты. Её предполагавшийся автор В. И. Губин отсидел несколько месяцев в одном из полицейских участков Москвы, другие члены были подвергнуты надзору полиции, чем дело и кончилось; закрылся также и клуб самообразования.
Местом собраний молодёжи, живущей по преимуществу интеллектуальными вопросами, была большая квартира Арнольда, служившего по постройке Курской железной дороги и бывшего очень близким со строителем этой дороги, генералом В. С. Семичевым, иногда посещавшим эти собрания. Они были открыты для молодёжи, которая являлась на них без приглашения и не зная хозяина. На одном из таких собраний произошло первое публичное выступление Н. А., прочитавшего реферат об утилитаризме.
Н. А. и несколько студентов-математиков образовали математический кружок. В числе членов этого кружка был товарищ Н. А. по курсу, Федор Платонович Никитин, посвящавший себя изучению механики, впоследствии видный земский деятель Херсонской губернии, а затем занявший высокий пост в министерстве земледелия. Из других следует упомянуть шедшего одним курсом ниже Александра Александровича Ламовского, выдававшегося своими блестящими математическими способностями; на него возлагались большие надежды как товарищами, так и профессорами, которым, к сожалению, не пришлось осуществиться. По окончании курса он женился на Л. Ф. Королёвой, впоследствии небезызвестной писательнице, дочери директора Московского технического училища Ф. Н. Королёва. Затем у Ламовского начало обнаруживаться психическое расстройство, и он застрелился.
Члены студенческого математического кружка посещали Московское математическое общество. В издававшемся Обществом «Математическом Сборнике» была помещена статья одного известного не московского математика. Просматривая эту статью, Н. А. заметил, что она представляет собой плагиат. Вопрос обсуждался в студенческом математическом кружке; была составлена записка с приведением параллельных мест и без подписи отправлена почтой в Математическое общество; она была прочтена в одном из заседаний и произвела сенсацию.
Из своих товарищей Н. А. был особенно близок с Ф. П. Никитиным, который посещал и его семью. Семью посещал и товарищ брата Н. А., образованный, красивый и блестящий юноша, прекрасно владевший речью; предполагалось, что он будет талантливым профессором. Брат Н. А. был человеком консервативных убеждений, и между ним и блестящим студентом происходили споры; между прочим, последний защищал от нападок и превозносил роман Чернышевского «Что делать?». Впоследствии этот юноша занял высокий пост в духовном ведомстве.
Отец Н. А., потерявший значительную долю своего небольшого состояния благодаря тому, что принял участие в одном деле, затеянном тремя известными в то время в Москве капиталистами, должен был искать службы и получил место директора Сиротского дома на Новой Басманной. Это было среднее учебное заведет ние, в котором обучались жившие там сироты. Здесь, по поводу происходивших иногда беспорядков, отец Н. А. поручал последнему составлять обращения к надзирателям и воспитанникам; одно из таких обращений представляло собою небольшой трактат о воспитании. При составлении таких обращений Н. А. пользовался статьями Пирогова.
Н. А. и его брат кончили курс в университете в 1867 г. со степенью кандидатов и были оставлены для приготовления к профессорскому званию. В апреле 1868 г. Н. А. поступил преподавателем физики во 2-ю женскую гимназию, а потом читал физику на Лубянских курсах и преподавал арифметику в народной женской школе, устроенной женой В. В. Семичева.
Отец Н. А. приобрёл небольшое имение в Дмитровском уезде Московской области, близ деревни Селиванова, где семья проводила лето. Здесь Н. А. завёл обучение крестьянских подростков грамоте.
Девушки окрестных сёл занимались шитьём лайковых перчаток, которые раздавались им с одной из московских фабрик дьяконом одного из ближайших сёл. Дьякон уплачивал работницам лишь небольшую долю того, что он получал с фабриканта за каждую сшитую дюжину перчаток. Н. А. собрал в дом отца девушек соседних деревень и объяснил им всю выгоду кооперативного труда и убыточность их работы в тех условиях, при которых она производилась. В результате образовалась перчаточная артель, которая выбрала доверенное лицо для сношения с фабрикантом, а Н. А. из своих небольших сбережений внёс фабриканту залог за отпускаемый товар. Описание устройства этой артели и её деятельности составило содержание его первой печатной статьи, помещённой в одном из номеров недолго существовавшей газеты «Русская летопись» (1870—1871 гг.). Артель, просуществовала с небольшим два года, так как после отказа первого доверенного выбранный второй в одну из своих поездок к фабриканту пропил полученные за работу деньги.
Н. А. участвовал также в образовании первого потребительского общества в Москве, которое тоже просуществовало недолго (несмотря на первоначальный громадный успех) благодаря растрате, сделанной главным приказчиком. Н. А. познакомился с братьями Фишерами — Борисом Борисовичем и Георгием Борисовичем (впоследствии женившемся на Софье Николаевне Вейс, основательнице женской классической гимназии в Москве). Б. Б. Фишер был увлечён вопросом о народном образовании и составил записку о необходимости учреждения в Москве Общества распространения технических знаний. Эта записка обсуждалась совместно с Н. А. и А. И. Чупровым. Она явилась исходной точкой для основания существующего и теперь Общества распространения технических знаний, разнообразно развернувшего свою деятельность. А. С. Семичева передала Обществу свою школу, которая была превращена в женскую ремесленную школу, заведывание которой взял на себя Н. А., прежде в ней преподававший. Впоследствии эта школа была преобразована в среднее учебное заведение, затем закрывшееся. Стараниями Н. А. и Г. Б. Фишера была затем устроена слесарная мастерская, преобразованная впоследствии в среднее техническое учебное заведение. В жизни Общества Н. А. принимал живое участие до своего переселения в Одессу. К сожалению, Общество потом уклонилось от первоначальной цели его учредителей — распространения технических знаний в народе, — преследуя с большим успехом общеобразовательные цели.
В 1870 г. Н. А. сделал первое сообщение в Московском математическом обществе, напечатанное потом в «Сборнике» этого Общества под заглавием: «Законы колебаний в неограниченной среде постоянной упругости», сдал магистерский экзамен и занимался подготовкой магистерской диссертации. В 1871 г. он был избран доцентом в Новороссийский университет по кафедре физики. Это избрание обусловило его переселение в Одессу, где он в течение почти двадцати двух лет читал теоретическую физику. В 1872 г. он ездил в Москву для защиты магистерской диссертации и здесь женился на классной даме 2-й женской гимназии Елене Леонардовне, дочери пользовавшейся известностью благодаря своему широкому образованию начальницы гимназии Елены Осиповны Новицкой.
В 1874 г. умер отец Н. А., и в том же году Н. А. защитил в Москве докторскую диссертацию под заглавием: «Уравнения движения энергии в телах». Диспут продолжался около шести часов; понятия о движении энергии и её плотности встретили сильные возражения со стороны оппонентов. В настоящее время эти понятия являются ходячими, и Н. А. считается предшественником работ Пойнтинга в том же направлении (см. Auerbach, «Geschichttafeln der Physik»). Теорема, данная Н. А., связывавшая величину энергии и скорость её движения с давлением, подобная теореме Максуэла о световом давлении, обратила на себя внимание заграничных учёных и — вскоре после опубликования работы на немецком языке — была приложена одним голландским учёным (Grinwis'oм) под названием «Loi de M. Umow» к соударению упругих шаров. Впоследствии, будучи уже профессором Московского университета и присутствуя в 1896 г. на юбилее лорда Кельвина в Гласго, он был избран почётным членом Гласгоского университета, причём в числе мотивов избрания была указана и его работа по движению энергии.
В 1875 г. Н. А. был избран в экстраординарные, а в 1880 г. — в ординарные профессора Новороссийского университета. В последнее звание он был предложен годом раньше, но отказался от баллотировки, присоединясь к представлению другого кандидата (по кафедре механики), В. Н. Лигина.
Из Одессы Н. А. совершил три заграничных поездки, слушая лекции Кирхгофа и Гельмгольца и участвуя в практических занятиях по физике в Гейдельберге под руководством Кирхгофа. В результате этих поездок явилось устройство практических занятий со студентами в Новороссийском университете.
Во время своего пребывания в Берлине И. А., сообщил Кирхгофу свою ргботу о стационарном движении электричества в проводящих поверхностях произвольного вида. Эта работа, с упоминанием имени Н. А. и с изменением математического приёма доказательства, дослужила содержанием статьи Кирхгофа в Записках берлинской Академии наук. Ещё ранее Н. А. сообщил Кирхгофу сваи идеи о движении энергии в телах, и не исключается возможность, что данное Кирхгофом определение луча было сделано им под влиянием сообщённых ему идей.
Во время своего пребывания в Одессе Н. А. сошёлся с И. М. Сеченовым, И. И. Мечниковым, А. О. Ковалевским, В. Ф. Зеленским и Н. А. Головкинским. Первые два вместе с Н. А. и его женой образовали тесный кружок. Впоследствии Н. А. сошёлся с профессором-экономистом А. С. Постниковым и Н. Л. Дювернуа (перешедшими потом в Петербург). У А. С. Постникова Н. А. познакомился с будущим редактором «Русских ведомостей» В. М. Соболевским.
Кроме чтения лекций в университете Н. А. читал ещё лекции по физике на устроенных в Одессе публичных курсах по естествознанию и был членом Новороссийского Общества естествоиспытателей.
В течение нескольких лет под конец своего пребывания в Одессе Н. А. был членом комитета «Когановских учреждений» и затем его делопроизводителем. Эти учреждения владеют несколькими домами в Одессе и 800 десятинами земли при хуторе Болгарке Ананьевского уезда Херсонской губернии, где имеется богадельня, больница и приют. Учреждения имеют целью предоставлять дешевые квартиры лицам и семействам, посвящавшим себя труду, но по не зависящим от них обстоятельствам впавшим в бедность. В домах имеются 324 квартиры, вмещающие 582 комнаты, с населением более 1200 душ. Одна кубическая сажень помещения с водою и чисткой труб обходится в среднем около 3 р. 75 к. в год. Земля сдаётся окрестным землевладельцам по недорогой цене. Эти учреждения управляются комитетом, состав которого сначала был определён учреждением в числе 12 лиц, с правом самопополнения.
Н. А. был также членом Общества призрения порочных детей и в 1891 г. принимал участие в заведывании убежищем. В связи с идеями этого учреждения им напечатан фельетон в «Одесском листке». Осенью 1893 г. Н. А. был переведён в Москву на кафедру физики, после того как она стала вакантной за выслугой лет проф. А. Г. Столетовым. Здесь он встретил И. М. Сеченова, с которым у него сохранились прежние близкие отношения. Кроме лекций теоретической физики Н. А. читал опытную физику медикам и работал экспериментально в Физиологическом институте университета совместно с ассистентом физиологии А. Ф. Самойловым, впоследствии профессором Казанского университета. Позднее проф. А. Г. Столетов, продолжавший свои курсы на физико-математическом факультете, отвёл Н. А. комнату для его занятий в физической лаборатории. После смерти А. Г. Столетова в 1896 г. Н. А. стал читать и часть его курсов по опытной физике студентам физико-математического факультета и получил в своё заведьгвание часть физической лаборатории.
Улучшившееся материальное положение Н. А. дало ему возможность совершить несколько поездок за границу, имевших целью ознакомление с устройством физических институтов, что дало ему возможность познакомиться с выдающимися представителями западной науки. В поездку 1896 г. он сделал три доклада в заседании (19 июня) Французского физического общества. Тогда же им напечатана в Revue Scientifique популярная статья, посвященная механике Герца, под заглавием «La mecanique cartesienne».
Знакомство с устройством физических институтов на западе дало Н. А. возможность, совместно с проф. А. П. Соколовым и П. Н. Лебедевым, принять деятельное участие в составлении плана и постройке обширного Физического института в Москве. Наблюдение за постройкой и пререкания по её поводу в учреждённой строительной комиссии брали много времени и сил у Н. А.
Незадолго до окончания постройки и переезда в новый обширный Физический институт, от одного из профессоров физики к попечителю учебного округа поступило заявление об отнятии у Н. А. небольшого помещения, которым он заведывал в старой физической лаборатории. Попечитель переслал бумагу в факультет, в котором, несмотря на её поддержку одним из известных профессоров-естественников, она была отвергнута.
В новом институте Н. А. получил в заведывание физический кабинет и небольшую лабораторию, а также, после выхода в отставку проф. В. Ф. Лугинина, и перенесённую туда его термическую лабораторию. Между Н. А. и В. Ф. Лугининым ещё вскоре после перехода в Москву установились близкие отношения, и Н. А. поддерживал мысль о передаче лугининской лаборатории Московскому университету (одно время В. Ф. Лугинин предполагал передать её Киевскому политехникуму).
Несколько физических институтов запада и принципы, положенные в основу их устройства, описаны Н. А. в особой записке, поданной университету и оставшейся неопубликованной.
Н. А. был избран непременным членом Общества любителей естествознания, антропологии и этнографии, а также членом Московского общества испытателей природы; президентом этого последнего он состоит с 1897 г. Он был в числе учредителей Московского педагогического общества и состоял председателем его физического отделения, а затем, по уходе проф. П. Г. Виноградова, — некоторое время и председателем Общества.
Педагогическое общество устроило съезд преподавателей естественных наук, на котором Н. А. со своим помощником, талантливым И. Ф. Усагиным, устроил выставку физических приборов в таком виде, что присутствующие имели возможность производить опыты и демонстрировать законы природы.
Н. А. сблизился с приват-доцентом университета по метеорологии Георгием Карповичем Рахмановым, который задумал издание научного журнала. Этот журнал под названием «Научное слово» стал выходить с 1903 г. под редакцией Н. А. Издание объединило кружок учёных, но в то время в обществе интерес направлялся по преимуществу к политическим вопросам и задачам, и в момент его наиболее сильного подъёма, в 1906 г., журнал должен был прекратить своё существование, принеся значительные убытки издателю, который под фирмою «Издательство Научное Слово» перешёл к изданию отдельных весьма ценных и выдающихся монографий. Издания Г. К. Рахманова отличались и отличаются содержательностью, изяществом и дешевизной.
В 1902 г. к Н. А. по рекомендации проф. И. X. Озерова обратился за советом Христофор Семенович Леденцов, весьма состоятельный человек, по поводу своей заветной идеи — учредить Общество, которое имело бы своей целью содействие научным открытиям и исследованиям в области естествознания, содействие изобретениям и усовершенствованиям в сфере техники и, наконец, содействие испытанию и проведению в жизнь научных и технических изобретений и усовершенствованиям. На осуществление подобного Общества X. С. Леденцов желал пожертвовать своё крупное состояние, простиравшееся, как оказалось после его смерти в 1907 г., до двух миллионов рублей. Обсуждая вопрос, Н. А. и X. С. Леденцов остановились на мысли объединить в предполагаемом Обществе труды представителей естествознания, техники и общественных кругов и поставить его под покровительство Московского университета и Московского технического училища. Был составлен черновой проект устава, после чего Н. А. направил X. С. Леденцова к бывшему в то время директором Технического училища проф. Семену Андреевичу Фёдорову, принявшему живое участие в задуманном деле и его осуществлении. Общество открыло свои действия в 1909 г. Замедление в утверждении устава произошло от необычности существования Общества при двух учреждениях. Н. А.состоит товарищем председателя этого Общества, а с 1910 г.— и редактором его органа — «Временника». Общество оказало значительную поддержку продолжению научных работ профессоров, ушедших из Московского университета весной 1911 г., и их учеников.
В это же время Н. А. устранился от университетской жизни, прекратил свои лекции в университете и отказался от заведывания физическим кабинетом и лабораторией, сохранив за собою лишь заведывание термической лабораторией В. Ф. Лугинина как по своим связям с ним, так и не желая предоставить разрушению труды и жертвы её основателя.
С уходом из университета Н. А. отдался двум О6шествам — Испытателей природы и Обществу содействия успехам опытных наук и их практических применений имени X. С. Леденцова, к которым присоединилось в 1912 г. ещё третье — Общество изучения и распространения физических наук, избравшее Н. А. своим председателем. Кроме того, Н. А. состоит в числе учредителей и членом совета «Общества научного института» в Москве. В декабре 1912 г. Н. А. был председателем 2-го Менделеевского съезда в Петербурге.
Продолжая свои теоретические занятия, Н. А. перенес свои эксперименаальные работы в любезно предоставленное ему проф. Петром Петровичем Петровым помещение в лаборатории красильных веществ при Московском техническом училище.
Н. А. пришлось слушать в университете только коротенький курс по электростатике у проф. А. Г. Столетова (практических занятий по физике в то время не имелось), так что изучение теоретической физики велось им самостоятельно, вначале при указаниях проф. Н. В. Бугаева, по трудам Ламе, Клебша, Клаузиуса; это отразилось на первых его работах, касавшихся вопросов упругости и термодинамики.
Когда Н. А. стал преподавателем теоретической физики, ему пришлось составлять курсы, которые литографировались студентами. Преподавание опытной физики в Московском университете повлекло за собою составление курсов опытной физики, которые сначала литографировались, а затем печатались студентами (в ограниченном числе экземпляров); ему пришлось также переделывать и значительно дополнять первоначально написанные курсы по теоретической физике.
К работам Н. А. в области экспериментальной физики относятся опыты из области света, обратившие на себя внимание; ему принадлежит и введение в употребление металлических экранов. С 1905 г. в течение нескольких лет им разрабатывались экспериментально явления хроматической поляризации, в области которых им установлена связь между абсорбцией света телом и поляризацией света, рассеиваемого его поверхностью. Здесь им выработан метод спектрополярископического определения природы окрашенных тел и указана его приложимость к определению природы несамосветящихся небесных тел.
В своих популярных статьях он обращал внимание на борьбу с предрассудками, незамечаемыми людьми и связанными с представлением о неизменности природной обстановки, в которой живёт человечество. Проводя принцип эволюции, Н. А. развивает мысль, что естественные предложения природы становятся всё более и более недостаточными для жизни человечества, которое должно создавать среди старой новую природу, соответствующую его изменяющимся потребностям.
