С первых дней пребывания в Ленинграде, ещё до начала занятий в институте и во время занятий, кроме основных дисциплин, Виктор стал интенсивно и досконально изучать основы современной математики, теоретической физики и астрономии.

В кружке «Мироведения», пользуясь звёздным атласом Покровского и Пулковскими снимками, Амбарцумян за короткий срок произвёл фотометрические измерения трёхсот звёзд в Плеядах методом Пикеринга, базируясь на гарвардской шкале.

Купил и изучил массу книг: «Новые идеи в математике» (сборник статей Вундта, Маха, Пуанкаре, Ланжевена и Гефтера), «Космогоническую гипотезу» Пуанкаре, «Гипотезу Канта — Лапласа» Джинса, «Теорию и практику в исследованиях Чебышева» Стеклова, «Пространство и время» Германа Минковского, «Принцип относительности» Лауэ, «О геометрических основах Лоренцовской группы» Клейна, «Термодинамику» Планка, «Здравый смысл точных наук» Клиффорда, «Введение в неэвклидовую геометрию Лобачевского» Успенского, «Теоретическую астрономию» Гаусса и многие другие. С большим рвением решал подряд задачи из задачника Дингельдея. Он был в восхищении, «…каждая задача совершенно оригинальна и вводит в новую область математики», — писал он отцу.

Ленинградский государственный университет

В 1925 году Виктор Амбарцумян и его ровесник Николай Козырев перевелись в Ленинградский государственный университет.

Николай Александрович Козырев родился 2 сентября 1908 года в Санкт-Петербурге, в семье горного инженера Александра Адриановича Козырева, известного специалиста Министерства земледелия. Выходец из русских крестьян города Бугульмы Самарской губернии, Козырев-старший дослужился до чина действительного статского советника, что давало ему привилегии потомственного дворянина, распространявшиеся по дореволюционным законам на жену и детей. Однако это не очень помешало Николаю Александровичу при поступлении в вуз в советское время.

Дружба Амбарцумяна с Николаем Козыревым пошла на пользу им обоим.

Они очень скоро почувствовали, как гармонично они дополняли друг друга. Виктор Амазаспович отличался строгим математическим мышлением и сдержанностью при умозаключениях. А способность безудержно увлекаться, глубокая физическая интуиция и неожиданные оригинальные мысли Николая Александровича сильно раззадоривали Виктора Амазасповича и настраивали его на обобщение и углубление астрофизических задач. Так, уже в 1926 году Амбарцумян с Козыревым написали совместную работу по определению высоты факелов над атмосферой Солнца, и она вышла в свет в немецком журнале «Astronomische Nachrichten» («Астрономические новости»). В это время теоретическая астрофизика ещё не оформилась как наука, и эта работа, с сегодняшней точки зрения, может считаться малозначащей. Но оба автора по-юношески гордились тем, что в семнадцатилетнем возрасте сумели написать и опубликовать научную статью в немецком научном журнале.

Следующая совместная, но уже серьёзная работа была написана позже. В ней вычислены массы оболочек, выбрасываемых при вспышках новых звёзд. Была выдвинута точка зрения, что у новой звезды вспышки могут повторяться. Была написана серия работ, посвящённая физике газовых туманностей и звёздных оболочек. Гораздо позже Амбарцумян раскрыл роль ультрафиолетового излучения в газовых туманностях и влияние светового давления в неподвижных газовых оболочках звёзд. Он показал, что планетарные туманности с центральной горячей звездой в настоящее время сильно расширяются и очень быстро должны рассеяться. Затем была разработана теория расширения планетарных туманностей под влиянием светового давления в поле тяготения центральной звезды. Из факта расширения планетарных туманностей был сделан основной вывод, что эти туманности являются молодыми образованиями. Амбарцумяну же принадлежит единственный метод определения масс газовых туманностей по их светимости. Продолжительность жизни планетарных туманностей рядом авторов была оценена примерно 104 — 105 лет. Тем самым был сделан важный шаг в констатации наличия быстропротекающих явлений и нестационарных объектов в Галактике.

Амбарцумян и Козырев после перехода на астрономическое отделение математико-механического факультета ЛГУ оказались среди блестящих математиков — профессоров университета. Хотя основной целью Амбарцумяна была астрономия, однако общение с превосходными математиками повлияло на его математическое умонастроение. Вообще, как замечал впоследствии Виктор Амазаспович, в его повседневной работе мирно уживались оба его пристрастия — «любовь к математике и стремление с её помощью познать сложные астрофизические процессы».

Курс математического анализа вдохновенно читал профессор Григорий Михайлович Фихтенгольц. Но на лекциях Владимира Ивановича Смирнова, впоследствии академика, автора многотомного учебника, самостоятельность мысли проявлялась в большей степени. Его математические рассуждения оставляли глубокий след в сознании студентов. Лекции он читал так увлекательно и блестяще, что студенты полушутя даже просили его читать не так хорошо, иначе невозможно одновременно слушать и вести записи. Интерес к математической физике Амбарцумян унаследовал от Смирнова, и всё время, как наваждение, его преследовало желание математически описать то или иное физическое явление. В. И. Смирнов, ученик В. А. Стеклова[43], в своё время был сокурсником выдающегося физика А. А. Фридмана[44], доказавшего расширение Вселенной. Смирнов тесно сотрудничал и дружил с Фридманом и часто рассказывал об удивительной жизни этого учёного. Как пишет Д. Д. Иваненко[45]: «Результаты Фридмана, выигравшего полемику с Эйнштейном, имели особое значение для престижа русской науки. Его работы оказались способными в труднейшие ранние послеоктябрьские годы не только развить следствия воззрений западных физиков, но и выдвинуть фундаментальную концепцию, определившую целое новое направление математики, теории относительности и всего естествознания». Открытия Фридмана сделали возможным появление работы Гамова «Теория большого взрыва» и предсказание четырёхградусной по Кельвину температуры реликтового излучения.

Но самым уважаемым для Амбарцумяна профессором среди математиков Ленинградского университета был Иван Матвеевич Виноградов[46], продолжатель славы русской математической школы. Он очень скоро обнаружил в Викторе Амазасповиче истинный талант учёного, и их дружба продолжалась всю жизнь.