В 1906 году поступил в Петербургский университет.
Учился легко, свободно пользовался обширной научной литературой на немецком, английском, французском, итальянском. Изучение языков вообще не считал проблемой. Надо больше читать, утверждал он. «Постепенно словарный запас возрастает и всякие затруднения исчезают. А говорить – вообще очень просто после этого: надо только начать письменно излагать содержание прочитанного, таким образом создается привычка к составлению фраз, а уж говорить потом – проще простого!»
В 1909 году Любищев проходил обязательную практику за границей – сперва на биологической станции в Неаполе, затем в Особой зоологической лаборатории Академии наук – в Виллафранка.
В 1911 году окончил университет.
К главным событиям 1911 года Любищев относил свою женитьбу, после которой молодые совершили большое свадебное путешествие по Греции, Италии, Египту, а также знакомство с профессором А. Г. Гурвичем. Доклад Гурвича «О механизме наследования форм», прочитанный на заседании Биологического общества, произвел на Любищева столь ошеломляющее впечатление, что с этого дня во всех областях наук (и прежде всего, в биологических) он искал математического подхода.
Лето 1912 года Любищев провел на Мурманской биостанции, где познакомился с молодыми биологами В. Н. Беклемишевым, Д. М. Федотовым, И. И. Соколовым, Б. Н. Шванвичем. В 1914 году работал ассистентом на Высших женских курсах, а в 1915 году перешел на кафедру профессора А. Г. Гурвича, что позволило ему, наконец, постоянно общаться с ученым, чьи идеи он так высоко ценил.
В 1916 году Любищева призвали на военную службу. Правда, ему повезло: он попал в Химический комитет Главного артиллерийского управления, где имел время на то, чтобы, пусть урывками, заниматься научной работой. В том же 1916 году Любищев начал вести дневник, который вел до конца жизни.
В 1918 году, по приглашению профессора Гурвича, получившего место в Таврическом университете, Любищев приехал в Симферополь. В том году в Крыму оказалось множество известных ученых, отрезанных от столиц фронтами Гражданской войны. Никогда Таврический университет не имел такой профессуры; на его кафедрах работали Н. М. Крылов, В. И. Смирнов, О. В. Струве, А. А. Байков, Н. И. Андрусов, В. А. Обручев, В. И. Вернадский, В. И. Палладин, Г. Ф. Морозов, С. И. Метальников, Э. А. Майер, П. П. Сушкин, И. Е. Тамм, Б. Д. Греков и многие другие. Работы Любищева тоже были известны, особенно статья «Механизм и витализм как рабочие гипотезы», но чтобы прокормить семью, ученому приходилось, помимо чтения лекций в университете, давать частные уроки, сторожить сады, подрабатывать грузчиком на виноградниках. Кстати, тем же занимался в то время молодой студент Таврического университета Игорь Курчатов, работы которого в будущем изменили мир.
В 1918 году Любищев отметил в дневнике:
«Я сейчас задаюсь целью написать со временем математическую биологию, в которой были бы соединены все попытки приложения математики к биологии».
Этих мыслей Любищев уже никогда не оставлял.
«Три главных направления математической биологии станут ясны, – писал он в 1921 году, – если взять те три основные точки зрения, с которых можно подходить к изучению организмов: 1. Организмы или части организмов можно рассматривать с точки зрения их формы. 2. Организм можно рассматривать как определенный процесс или интересоваться процессами, в нем протекающими. 3. Наконец, отдельный сложный организм может быть рассматриваем как совокупность составляющих его элементов или же собрание более или менее однородных организмов рассматривается как некоторая реальная совокупность. Последнее направление, статистическое, развилось позднее других и дало уже наиболее заметные результаты. Второе направление может быть названо физиологическим в широком смысле слова, и, наконец, первое, самое спорное и еще не завоевавшее прав гражданства, является чисто морфологическим.
Как математическая физика при начале своего развития была точной копией своей старшей сестры – небесной механики, но затем эмансипировалась и поставила математике ряд новых задач, повлекших за собой развитие особых разделов, так и биология, развиваясь под влиянием своей старшей сестры – физики, сумеет от нее заимствовать только то, что ей нужно, а в остальном пойдет своей дорогой по пути предстоящих ей действительно великих открытий. А эти открытия не окажутся без взаимного влияния и на область чистой математики. Может быть, развитие учения о биологических формах вызовет к жизни или к развитию новые категории соотношений между геометрическими образами».
В 1921 году Любищева пригласили в Пермь на должность доцента университета по кафедре зоологии. Там он чуть не погиб, заболев сыпным тифом. Приступ болезни обрушился на него во время посещения Кунгурской ледяной пещеры. Буквально на плечах вынес Любищева из пещеры его друг доктор В. Г. Вайнштейн.
В Перми Любищев закончил работу «О природе наследственных факторов», которую считал самой интересной своей теоретической работой.
«…При всем разнообразии современных теоретических взглядов в биологии, – писал позже профессор С. В. Мейен, объясняя эволюционные взгляды Любищева, – наиболее распространенное убеждение, унаследованное от классического дарвинизма, таково: самой триады проблем „система – эволюция – форма“ не существует. Эволюция творит форму, из эволюции и только из нее вытекает и система. Естественные группы организмов – не более чем ветви филогенетического древа. Форма организмов – всего лишь внешний результат, чистый эпифеномен эволюции, руководимой средой и функцией, а через них – естественным отбором. Поэтому вне теории эволюции не может быть теории системы организмов. То же относится и к форме организмов. Если и обнаруживается в ней нечто независимое от физиологии и среды, то это обычно считается уже не биологической проблемой. Итак, признается связь, но не равноправие членов упомянутой триады. Существует лишь одна главная проблема – эволюционная – с ее частными аспектами.
Действительно (считал Любищев), в системе организмов нашла отражение их эволюция. Но не одна лишь историческая общность ответственна за существование естественных групп организмов. Конечно, в форме организма запечатлелись следы прошлой истории, эта форма не безразлична к функции и среде, но есть в ней нечто самостоятельное, нечто такое, чего мы никогда не поймем и не объясним, обращаясь лишь к физиологии, экологии и истории развития. Да и сама эволюция – не просто сумма утилитарных приспособлений. Это сложный процесс, ход которого контролируется множеством факторов, не сводимых друг к другу и не выводимых друг из друга. Но совокупность их рождает нечто совершенно новое – собственные законы эволюции, или номогенез. Стало быть, связь между членами триады теснейшая, но от этого не исчезает самостоятельность каждого ее члена, т. е. необходимо выявить имманентные законы системы, законы эволюции и законы формы».
В начале 20-х вышли статьи Любищева, посвященные указанным выше проблемам: «О форме естественной системы организмов», «Понятие эволюции и кризис эволюционизма» и «О природе наследственных факторов». В первой из них Любищев резко выступил против нескольких доныне распространенных убеждений. Во-первых, считал он, система не обязательно должна быть иерархической. Она может иметь форму, скажем, лестницы или сети. Во-вторых, естественная система не обязательно должна являться отображением филогенеза. И, наконец, проблема системы организмов может быть решена лишь с учетом принципов систематики любых объектов, в том числе неживых. Главный же вывод, сделанный Любищевым, заключался в том, что в вопросах систематики невозможно пользоваться языком эволюции. Прослеживание линий эволюции – совершенно бесплодная работа для истинной систематики. Строить саму систему надо, отрешившись от эволюционного подхода.
Среди многих существовавших к тому времени эволюционных теорий безусловное предпочтение Любищев отдавал номогенезу. При этом он ясно указывал на недостаток теории, развиваемой Л. С. Бергом и Д. Н. Соболевым: «…Оба автора недостаточно проводят различие между строгой закономерностью самого процесса и ограниченностью многообразия, известной предопределенностью конечных или наиболее устойчивых этапов, собственно преформацией». К этому Любищев добавлял «…непонимание необходимости полного пересмотра наших представлений о форме системы» и неверную связь учения о номогенезе с проблемой целесообразности.
«…В 1926 году университет представил отца к званию профессора, – вспоминала Е. А. Равдель, дочь Любищева. – Но в уже опубликованных работах (встретивших большую поддержку Н. И. Вавилова и Л. С. Берга) „О форме естественной системы организмов“, „Понятие эволюции и кризис эволюционизма“ и особенно в книге „О природе наследственных факторов“ отец выступил с позиции, которую многие тогдашние биологи восприняли как чересчур диалектичную. К тому времени его взгляды полностью сформировались, пройдя сложный путь от ортодоксального дарвинизма и механицизма к признанию номогенеза (с некоторыми оговорками) и ирредукционизма. Все это в те времена считалось недопустимой ересью. Друзья предупреждали отца, что опубликование этих работ может послужить препятствием к получению профессуры. Так и получилось: хотя ректор пермского университета поддерживал представление его к званию профессора, а декан биологического факультета лично ходатайствовал за отца, из Государственного Ученого совета (ГУС) был получен отказ».