В начале 1917 года семья Френкелей переехала в Ялту. Сам он остался в Петрограде.
С 1918 по 1921 год Яков Ильич жил в Крыму вместе с родителями. Он был избран приват-доцентом созданного в 1918 году Таврического университета. Среди студентов, посещавших его лекции по физике, были И.В. Курчатов и К.Д. Синельников — в будущем известные ученые-физики.
С 1919 года ассистентом кафедры физики работал только что окончивший Московский университет теоретик Игорь Евгеньевич Тамм.
Жизнь преподавателей и студентов в голодающем Крыму была очень трудной. После лекций они на равных условиях получали бесплатный «обед» — неизменный суп из перловой крупы, прозванной иронически шрапнелью, в котором плавали 2...3 микроскопические рыбки-тюльки.
Каждому полагался также хлебный паек — 200 граммов в день. Помещения зимой совершенно не отапливались, и комнаты были пропитаны сыростью и холодом. Об электрическом освещении почти забыли. Повсюду пользовались примитивными коптилками.
Френкель в этот период подружился с Таммом; оба, несмотря на суровые условия быта, сумели сохранить оптимизм. Дружба их продолжалась всю жизнь до самой смерти Френкеля.
Тамм писал о Френкеле: «Это был живой, общительный, увлекающийся, необычайно разносторонний человек. Наряду с наукой, он находил время и для игры на скрипке, и для живописи (сохранился целый ряд написанных им картин и портретов друзей и знакомых); он не только обладал своеобразным обаянием, покорявшим даже мало знакомых с ним людей, но отличался и необыкновенной душевной теплотой и был на редкость добрым человеком, в подлинном, самом лучшем смысле этого слова».
Френкель, каким его рисует Тамм, уже зрелый человек с жизненным опытом, высоко ценимый за свой талант и человеческие черты.
В начале 1921 года Френкель по вызову А.Ф. Иоффе вернулся в Петроград уже с женой, С.И. Гординой, бывшей студенткой Таврического университета. Уезжая из Симферополя, он обещал похлопотать в Петрограде о помощи бедствующим профессорам и студентам Таврического университета. Для этого Френкель встретился с Максимом Горьким в его квартире на Кронверкской. Однако положение в Петрограде было не лучше, чем в Крыму.
Бывшая студентка физико-механического факультета Е.Д. Девяткова вспоминает о зиме 1921...1922 года: «Топлива практически не было, и учебные помещения не отапливались. По этой причине с января до апреля 1922 года занятия были прекращены и второй семестр перенесен на летние месяцы. Отдельные занятия со студентами физико-механиками проводились в сравнительно небольшой комнате — канцелярии факультета, в середине которой была сложена кирпичная печка с выводом трубы прямо через форточку. Дежурный студент должен был заранее приходить и растапливать печку. Поскольку дрова были сырыми, на занятиях часто приходилось сидеть в густом дыму. С осени 1922 года с отоплением стало несколько лучше».
К этому стоит добавить, что студенты были полуголодными, не имели учебников — нелегко было в такой обстановке доносить до них премудрости физики. Но зато оптимизма ни профессору, ни слушателям было не занимать — на нем все и держалось.
Френкель, как и другие профессора, большей частью читал совершенно новые курсы. Е.Д. Девяткова замечает, что особенно много заниматься приходилось по предметам Френкеля.
На студенческом семинаре Я.И. Френкеля студенты делали доклады по журнальным статьям. Главным образом это были экспериментальные исследования немецких ученых в области электронных и ионных явлений в вакууме и в газах, продолжавших работы Томсона и Резерфорда в Кембридже в конце прошлого века. Теоретических работ не было. Курса ядерной физики не читали, хотя к этому времени за границей было уже опубликовано много работ Резерфорда, Бора и других исследователей атомного ядра.
Френкелю пришлось создавать теоретическую физику в нашей стране, преодолевая некоторое предубеждение к теоретикам, в том числе и со стороны даже кое-кого из крупных ученых.
Приглашая Я.И. Френкеля в свой институт, А.Ф. Иоффе проявил определенную дальновидность, хотя сам в то время недооценивал теоретическую физику. Тогда Иоффе казалось достаточным иметь в штате крупного научного института одного теоретика. Но это было, конечно, заблуждение, каких немало находим мы в биографиях выдающихся ученых. В то же время сам Иоффе глубоко понимал теорию тех явлений, которые исследовал и изучал. Он дожил до небывалого расцвета теоретической физики и, в частности, до торжества теоретических идей своего ближайшего сотрудника Френкеля.
Долгие годы Френкель был единственным теоретиком в Физико-техническом институте, где работали десятки экспериментаторов и значительный персонал инженерно-технических специалистов.
Но наступила эра, когда теоретики стали указывать пути экспериментаторам. Например, в ядерной физике Френкель и другие теоретики в разных странах создали теоретические представления о механизме деления ядер. После этого экспериментаторы открыли цепную ядерную реакцию и вступили на путь, увенчавшийся овладением ядерной энергией.
Иоффе, как вспоминает академик И.В. Обреимов, в те времена, когда Френкель начал работу в Ленинграде, признавал профессию физика-теоретика очень полезной, но говорил, что теоретик не мыслитель, а вычислитель. Разумеется, в последующие годы прогресс теоретической физики, как и совместная работа с Френкелем, убедили его в неправоте этой точки зрения.
Френкель как физик-теоретик был одним из интереснейших мыслителей, постоянно анализирующих природу сложнейших явлений и процессов, постоянно стремящихся проникнуть в тайны, которые несет в себе загадочная и недоступная Природа.
Профессор Ф.Ф. Волькенштейн, вспоминая заседания физтеховского семинара в Политехническом институте, студентом которого он был, писал: «Яков Ильич Френкель, более чем кто-либо другой, наполнял эти заседания фейерверком мыслей, неожиданными ассоциациями, блестящими выдумками».
В течение 3...4-х лет Френкель опубликовал несколько книг: «Строение материи» (1921), «Теория относительности» (1923), «Электрическая теория твердых тел» (1924).
Осенью 1925 года благодаря содействию Пауля Эренфеста Френкель уехал на год в заграничную научную командировку. Он знакомился с постановкой дела в Геттингенском и других немецких университетах.
В Геттингене Я.И. Френкель работал у известного теоретика Макса Борна — одного из основателей квантовой механики. В то время здесь находилось несколько молодых советских ученых: С.И. Вавилов, П.Л. Капица (приехавший из Кембриджа), Ю.А. Крутков, В.Н. Кондратьев (стажировавшийся у Джеймса Франка).
Это был период небывалого подъема теоретической физики, время рождения квантовой механики. Позднее новой науке посвятили долгие годы работы Я.И. Френкель и П.Е. Тамм.
Спустя много лет — в 1961 году — Борн писал о Френкеле: «Френкель был моим сотрудником в Геттингене в двадцатых годах, и я высоко ценил его. Он был буквально заполнен идеями и вместе с тем превосходно владел всей техникой теоретической физики. Хотя его идеи были иногда довольно странными, они всегда были плодотворными. Я с большим интересом знакомился также и с его последующими статьями и книгами. Его ранняя смерть причинила мне большое огорчение».
...20 ноября 1925 года в полдень Френкель подымался по лестнице дома №5 по Габерландштрассе в Берлине. Он заметно волновался... И вот он в рабочем кабинете великого ученого.
Эйнштейн в вязаном жилете, без пиджака, в изрядно потертых брюках и в сандалиях на босу ногу с большим вниманием выслушал молодого человека.
В течение двух часов Френкель излагал соображения, которые должны были составить основу его доклада на семинаре. Когда в беседе были затронуты некоторые другие вопросы, связанные с квантовой теорией, Эйнштейн резюмировал свое отношение к ней словами: «Положение отчаянное, ничего понять невозможно!».
Через несколько дней Френкель пришел на семинар в физической аудитории Берлинского университета. Председательское место занимал Макс фон Лауэ, ученик Макса Планка. Несколько лет до этого Яков Ильич с большим интересом знакомился с выдающимися работами Планка по термодинамике излучения, а теперь увидел здесь самого автора. Макс Планк, хорошо знакомый физикам по портретам, невысокого роста, с лысой головой и небольшими черными усами, в металлических очках, сидел в первом ряду. С ним о чем-то говорил Альберт Эйнштейн — с седеющей гривой длинных волос и погасшей трубкой во рту. В пожилом человеке, одетом в старомодный сюртук и белый жилет со звездой на лацкане, Френкель узнал физика Вальтера Нернста — он был известен еще и как изобретатель «лампочек Нернста» и рояля Нернста — Бехштейна.
Места в аудитории занимали и физики менее высокого ранга, студенты. Среди многих участников было всего несколько женщин. Чтобы проникнуть сюда, им понадобилось заручиться специальным разрешением администрации университета. В числе других была и скромная ассистентка Лизы Мейтнер. Впоследствии эта выдающаяся исследовательница прославилась тем, что вместе с профессором института Кайзера Вильгельма в Берлине Отто Ганом, учеником Резерфорда, объяснила деление урана.
