费城的宾夕法尼亚大学建筑系在1924年时是由著名的法国建筑师保尔·P·克雷（1876～1945）主持的美术传统的堡垒。克雷本人1896年入巴黎美术学校并接受了不仅包括建筑设计和建造的各个方面，而且也包括深入研究建筑史及简洁漂亮的透视图（及必要的美术字制作）的强化训练，这些他都传授给了他的美国学生而且将会在梁思成后来的事业中起重要作用，克雷作为巴黎美术学校的新近毕业生已在建筑和教学两个方面都崭露头角。后来当他设计的华盛顿的泛美联盟大厦、联邦储备局大厦和底特律美术学校这些漂亮建筑物在竞赛中获奖时，他早年的才华显露得到了充分的证明。他作为宾大建筑系的教师继续发挥重大影响，直到他1937年退休。
思成和徽因作为1924年秋季始业的学生注册入学，思成在清华的密友和同房间同学陈植同时注册。据陈植回忆，他们三人一起由中国来美，同在纽约依塞卡的康奈尔大学度过夏天几个月，上预备班和调整自己来适应新环境。7月7日，思成写信给家里说他已选好了暑期补习的课程：水彩静物写生、户外作画和三角，希望通过这样的预备学习能“成为建筑系二年级甚至更高年级的学生”。同时他也对大学居高临下俯瞰卡犹嘎湖的著名建筑布局敬佩不已。“这里山明水秀，风景美极了。”
就在这年夏天，家里人都很明白，思成的母亲患癌症已到晚期。八月中旬梁启超写信给一个朋友说，他已决定让思成回中国“以尽他应尽的孝道……这病是很痛苦的，她离不开别人的照顾……思成的庶母怀孕了，需要他回来帮助。（注1.）”整整一个月以后，9月13日，他母亲死了。儿子是不是真的被命令回家已无关紧要。即使他坐三天横贯大陆的火车，赶上最早一班轮船进行跨越太平洋的长时间的海上航行，他也是无法及时赶到的。
和思成及陈植一道从康奈尔大学来宾大读书的徽因，接到一个使人不安的消息：建筑系只收男生。泄漏出来的解释是：建筑系学生必须整夜画图，因此无人陪伴的女人在场就是不适当的。她没有办法，只好和其他女学生一起注册上了美术系。本来是她热心要上建筑系才促使思成和陈植来到了宾大，结果她自己反而上不了建筑系，这真是无法接受的。事实上她也没有接受。大学的档案表明，从1926学年春季她就是建筑设计的业余助教，而1926～1927学年就是建筑设计的业余教师了。她是怎样打破大学的规定的，我们不得而知。反正从第一年开始，她就和思成一起上课了。建筑系一位年轻的教师约翰·哈贝孙，后来是一位著名的建筑师，报告说他们的建筑图作业做得“棒极了”。
上大学的头一年，徽因和思成之间经历了感情的斗争，有时竟爆发为激烈的争吵。他们二人脾气秉性很不相同，在结婚之前的这段时间里需要好好进行调整。
据同学们说，中国来的“拳匪学生”都是非常刻板和死硬的，只有“菲莉斯”（这里人们这么叫徽因）和本杰明·陈是例外。她是异乎寻常的美丽、活泼和聪明，说得一口流利的英语，而且天生又善于和周围的人搞好关系。本杰明·陈则常在大学里的合唱俱乐部里唱歌，是学生当中最西方化的一个，也是最受欢迎的男生。他总是满脸笑容，非常幽默，老爱开玩笑。
说到思成，那么他是刻板和死硬的吗？毫无疑问他是一个严肃用功的学生，他一辈子都是这样的。这是他的天性。他对他们之间关系的理解是和他们“没有正式订婚”的状态相符的，也许和徽因相去甚远。她正在充分欣赏美国的自由，而她在两性当中受到的欢迎真是令人陶醉。她已摆脱了她的家庭扣文化的抑制，在新大陆旗开得胜。所以当思成由于觉得不仅爱她而且还对她负有责任而企图控制她的活动的时候，她当然坚决予以反击。
梁启超把这种相互斗争用强烈的措辞描绘给大姐听：“今年思成和徽因已在佛家的地狱里呆了好几个月。他们要闯过刀山剑林，这种人间地狱比真正地狱里的十三拷问室还要可怕。但是如果能改过自新，惩罚之后便是天堂。”他又评说道，“其实我们大家都是在不断再生的循环之中。我们谁也不知道自己一生中要经过几次天堂和几次地狱。（注2.） ”
或迟或早他们就学会了在不牺牲自己的个性和极不相同的脾气的条件下相互容忍。在大学生时代，他们性格上的差异就在工作作风上表现出来。满脑子创造性的徽因常常先画出一张草图或建筑图样。随着工作的进展，就会提出并采纳各种修正或改进的建议，它们自己又由于更好的意见的提出而被丢弃。当交图的最后限期快到的时候，就是在画图板前加班加点拼命赶工也交不上所要求的齐齐整整的设计图定稿了。这时候思成就参加进来，以他那准确和漂亮的绘图功夫，把那乱七八糟的草图变成一张清楚整齐能够交卷的成品。他们的这种合作，每个人都向建筑事业贡献出他的（或她的）特殊天赋，在他们今后共同的专业生涯中一直坚持着。
思成曾回忆起一件在他1924年抵达宾大后不久就发生但长久不忘的事情。建筑史教授阿尔弗莱德·古米尔为二年级学生开了一门课，思成也参加了。上过几堂课以后，他跑去找古米尔，说他非常喜欢建筑史，说他从来不知道世上有这么有意思的学问。古米尔在回答中又问了他中国建筑史的情况。思成回答说据他所知还没有文字的东西，中国人从来就不认为建筑是一门艺术，也不重视它。但他本人是怀疑的。当时学建筑的都是学断代建筑学的。思成根据恩斯特·彪胥曼的中国特色建筑类型摄影集做了几次中国建筑的习题。
在思成完成在美国的建筑学学业之后的数年后，美术传统精神将由华尔特·格罗皮乌斯、密斯·范·得·罗赫和别的有影响的领导人注入国际鲍豪斯式的课程之中。在后来的三十年代和四十年代，我听见思成不时表示他的遗憾，说他刚好错过了建筑学走向现代的大门口。然而，对于一个注定要领导那个恢复中国建筑史传统的唯一学府的建筑学家来说，他在美术上的训练的某些方面肯定对他今后的成功是非常重要的。
思成自己就提到过一些对于他以后在中国工作非常有用的宾大给建筑史学生出的习题的例子。典型的习作是根据适当的风格完成一座未完成的教堂的设计、重新设计一座凯旋门而在创意上不能背离当时环境、或是修复毁坏了的建筑物。另外，他在一些展览会上看到的获得罗马奖学金的学生们搞的按比例缩小的罗马建筑图样也很有用。思成在宾大就读的最后一年中，他对意大利文艺复兴时代的建筑进行了广泛的研究。从比较草图、正面图以及其他建筑特色入手，他追溯了整个时期建筑的发展道路。这种训练的重要性是怎样强调也不会过分的。我们手头没有他绘制的文艺复兴时期的建筑图纸可资参考，但我们却有他今后十五年间制作的、表明他对于中国建筑演化历史的理解的一批重要的摹拟图。他的制图本领在他完成这些作业中无疑是很重要的；至于绘画，他一直是情有独钟的。
在思成的大学时代，他的才能可由设计方面的两枚金奖及其他奖励得到证实。尽管如此，有时候他还是感到不满足，并且写信告诉了他父亲。梁启超给他的格言式的忠告是：“你觉得自己天才不能副你的理想，又觉得这几年专做呆板工夫生怕会变成画匠。你有这种感觉，便是你的学问在这时期将发生进步的特征，我听见倒喜欢极了。孟子说，‘能与人规矩，不能使人巧。’凡学校所教与所学总不外规矩方面的事，若巧则要离了学校方能发现。……至于将来能否大成，大成到怎么程度，当然还是以天才为之分限。我生平最服膺曾文正两句话：‘莫问收获，但问耕耘。’……尽自己能力做去，做到那里是那里，如此则可以无人而不自得，而于社会亦总有多少贡献。（注3.）”
至于徽因，我们可以从1926年大约是她的一个美国同学给她的家乡报纸写的一篇访问记中窥知一些她在宾大的学生生活的情况：
她坐在靠近窗户能够俯视校园中一条小径的椅子上，俯身向一张绘图桌，她那瘦削的身影匍匐在那巨大的建筑习题上，当它同其他三十到四十张习题一起挂在巨大的判分室的墙上时，将会获得很高的奖赏。这样说并非捕风捉影，因为她的作业总是得到最高的分数或是偶尔得第二。她不苟言笑，幽默而谦逊。从不把自己的成就挂在嘴边。
“‘我曾跟着父亲走遍了欧洲。在旅途中我第一次产生了学习建筑的梦想。现代西方的古典建筑启发了我，使我充满了要带一些回国的欲望。我们需要一种能使建筑物数百年不朽的良好建筑理论。’
“‘然后我就在英国上了中学。英国女孩子并不像美国女孩子那样一上来就这么友好。她们的传统似乎使得她们变得那么不自然地矜持。’
“‘对于美国女孩子——那些小野鸭子们你怎么看？’
“回答是轻轻一笑。她的面颊上显现出一对色彩美妙的、浅浅的酒窝。细细的眉毛抬向她那严格按照女大学生式样梳成的云鬓。
“开始我的姑姑阿姨们不肯让我到美国来。她们怕那些小野鸭子，也怕我受她们的影响，也变成像她们一样。我得承认刚开始的时候我认为她们很傻，但是后来当你已看透了表面的时候，你就会发现她们是世界上最好的伴侣。在中国一个女孩子的价值完全取决于她的家庭。而在这里，有一种我所喜欢的民主精神。’（注4.）”
在她宾大学生生活的中间，徽因遭受了她亲爱的父亲猝然去世的伤痛。他是为躲避北京的一次政变到东北去时被流弹击中毙命的，时年四十九岁。他的挚友梁启超担起了通知徽因的倒楣责任，写了一系列的信，开始报告了一些谣言和担心，最后则证实了他的死亡。在当时和后来的信中，他对他们说，他们现在必定已经意识到，他们今后的一切计划都将受到影响。林长民的第二个妾将带着她的孩子回福建老家，而徽因的生母将在她今后的有生之年依靠思成过活。因此思成必须很快找到工作。从这时起父亲更多考虑的是思成的未来，特别是在他回国时给他找一个好的职位。
1927年思成和徽因都从宾大毕业了。他在2月被授与建筑学士的学位，7月得到硕士学位。她在2月以高分得到美术学士的学位，四年学业三年完成。也许他们最珍视的奖励莫过于克雷这年夏天请他们当助手。
学业既已完成，一直拖延着的正式订婚的时候到来了。思成的父亲从天津的来信说得很清楚，他要求严格遵守所有的传统习俗。他请了一位朋友来给两个人对“八字”，找出两人的出生地点和时间以及上三代的名字。作为订婚典礼的信物，买了两块名贵的玉佩和一对玉印。当事人远在地球的另一面这个事实并没有减弱礼仪的隆重。“因婚礼十有八九是在美举行，”父亲写道，“所以此次文定礼特别庄严慎重些。晨起谒祖告聘，男女两家皆用全帖遍拜长亲，午间宴大宾，晚间家族欢宴。”一份祭告祖先的帖子寄给了思成，让他去保管。
年轻的思成关心自己的前途丝毫不亚于他的父亲。宾大已经给了他建筑师的资格，但他还想在美国再呆上几个月，以便学会怎样教书。当时他可能已经知道他父亲正在拼命让清华要他，尽管它当时还没有建筑系。不管怎样，他明白要教书就得对于学术文献有更广泛的了解；他尤其想知道的是，关于他特别感兴趣的中国建筑，西方都出版过什么图书。因此他在1927年8月向哈佛的科学和艺术研究生院提出了入学申请，说他的目的是“研究东方建筑。对于那些大厦的研究及其保护的极端重要性促使我作此选择”。他的申请被接受了，1927年9月他就离开费城到剑桥去。早已向往着演艺界的林徽因，则决定到耶鲁大学戏剧学院去读舞台设计。
思成在宾夕法尼亚大学学习的年代里的某个时候，他的父亲寄给他一本新近发现的书的重印本——《营造法式》（建筑标准）。这本书是宋徽宗的工部侍郎李诫于公元1100年所著，于1103年出版，是北宋京城宫殿建筑的营造手册。梁启超在把它寄给他儿子以前，曾仔细地阅读了这本书，他在所附的信中评论道：“一千年前有此杰作，可为吾族文化之光宠也已。”思成立即读了这本书，他后来承认，没有完全读懂，然而他已看到，他父亲已给他打开了一扇研究中国建筑史的重要的大门。
同时他想通过哈佛图书馆的藏书来熟悉用东西方文字写成的其他有关文献。他把1927～1928学年的第一学期用来精读。哈佛的东方艺术讲师，兰登·华尔纳帮助他找到了主要的参考书，使他懂得了西方人是怎样看待中国艺术和建筑的。这里边许多材料他都是熟悉的，但这些方面的学科和书籍是如何组织的却使他很感兴趣——亚瑟·瓦莱和恩奈斯特·芬奈罗萨研究中国绘画，R·L·霍布逊和A·L·赫瑟林顿研究中国陶瓷，贝尔托尔德·劳福尔研究玉石，奥斯瓦尔德·喜仁龙研究雕刻。当时西方有两位研究中国建筑史的先行者，一个是喜仁龙，写过《北京的城墙和城门》（1924年伦敦版）和《北京的皇家宫殿》（1923年纽约版），另一个是恩斯特·彪胥曼，他出的书有《图画中国》（1923年纽约版）和《中国建筑》（1925年柏林版，1－2卷）。思成在1947年对他们作了这样的评论：“他们谁也不懂中国建筑的规律。他们描述中国建筑物，不懂就瞎写。但是两人中喜仁龙稍好一些，他运用了《营造法式》，不过并不经心。”
思成也在哈佛图书馆里搜求有关建筑的中文书籍。藏书很少，才刚开始。他报告说他除了找到一些散页以外几乎一无所获。那些散页有的见于《古今图书集成》，有关于寺庙的详细记载。在日本学者的著作中，有常盘大定和关野贞的几卷关于中国佛教碑刻的书，当时拓片已经印行，而文字尚未出版。
他在哈佛读书的那几个月里，做了一大堆卡片，上面写满了将来可能用得着的注解。但是他也发现，就中国建筑史来说，他学到的东西很少。
到1928年2月，思成已经学完了他原来到哈佛来想学的东西。在此同时，徽因则以她惯有的活力，在耶鲁大学戏剧学院有抱负的舞台设计者们当中赢得了一个特殊的位置。她的建筑设计和绘图方面的高超训练，使她远不只是一个一般的同学，她是一个应急的朋友，甚至是一个神话中的教母，在交卷期临近时对她的同学来说肯定是如此。斯第华特·切尼，当时才十几岁而后来在舞台设计上崭露头角，是一个特别的宠物。八年之后，1936年2月，她写道，在一本戏剧美术月报上她发现“我的斯第华特·切尼真的成了百老汇一名有名的设计师！想想看，那个同谁都合不来、老是需要我的母亲般的保护的小淘气鬼，现在成了百老汇有名的设计师，一次就有四部剧目同时上演。”
思成要说服徽因缩短她舞台设计课程并离开她的新朋友们可能是困难的。但他现在可以提议结婚了。徽因接受了，他们就去了渥太华，大姐的丈夫在那里当总领事。
他们于1928年3月21日在总领事馆结婚。3月21日是宋代为李诫立的碑刻上的唯一日期，他们选择这个日子就是为了纪念这位伟大的先辈的建筑师——分析家。结婚以后他们就立即启程到欧洲去了。
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注1. 《年谱》，1924年8月12日，662页。
注2. 《年谱》，1925年7月10日，676～678页。
注3. 《年谱》，1927年2月16日，722页。
注4.1926年1月17日《蒙塔纳报》（比林斯）。