Изучение переменных величин и зависимости между ними как нельзя более соответствовало природному влечению Чаплыгина к ясности и порядку во всем таинственном и непонятном. Работа по математическому анализу немедленно стала страстью его, как только переступил он порог университета. Метод, которым он овладевал с необычайной быстротою, давал блестящие результаты как в самой математике, так и в своих приложениях к исследованиям явлений природы и техники.
Нет почти ни одной области естествознания, в которой бы сегодня не применялся математический аппарат. Трудность теоретических решений заключается не в развитии математической теории и тем более не в счетной работе, которую в наши дни выполняют и машины. Основная трудность заключается в выборе посылок для математической обработки, в установлении функциональных зависимостей между ними и, наконец, в истолковании полученных математическим путем результатов.
Математик прежде всего находит общую форму изучаемых явлений, пренебрегая ненужными для исследования сторонами, а затем производит логический анализ, тщательное и глубокое исследование этой формы. Скажем, исследуя движение планет, математик пренебрегает размерами небесных тел, заменяя их «материальными точками».
Найдя такую общую форму изучаемого явления, математик переходит к установлению функциональных связей между переменными величинами, например связи между колебаниями массивной системы железнодорожного моста и весом движущегося по нему с некоторой скоростью поезда.
Установление всякого рода функциональных связей сделалось любимым занятием Чаплыгина. Он умел устанавливать эти связи между любыми величинами, кажется, никогда не ошибаясь.
Истолкование полученных математическим путем результатов не менее занимало его ум.
Область применения математического анализа в физических науках принципиально не ограничена. При математическом анализе физических явлений исследователь, однако, каждый раз должен строить схематическую, упрощенную «модель явления». Она дает лишь приблизительную картину действительности. Теоретическая аэродинамика, например, решая математическим методом свои задачи, исходит из модели «идеальной жидкости», модели Эйлера. Жидкость предполагается в виде всюду однородного, сплошного тела, она не имеет вязкости, и трения в ней не существует. В такой идеальной жидкости, конечно, движущееся тело не должно испытывать никакого сопротивления. На самом же деле в реальной жидкости, как и в воздухе, всякое тело при движении испытывает сопротивление. Таким образом, «модель явления», с которой оперирует аналитик, не является копией действительности, что и ограничивает применение каждого математического метода.
Чаплыгин считал, что основного математического аппарата для изучения технических и природных явлений совершенно достаточно. Если реальная природа очень близко подходила к природе, описанной математически, Чаплыгин приходил в восторг.
Если реальная природа отступала в своем поведения от законов, предписывавшихся ей математическим построением, он пожимал плечами, брезгливо оттопыривал губы и начинал искать ошибку, не теряя уверенности, что мир может постигать только математика.