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初到省城，十八岁的毛泽东的眼界顿时开阔得多了，感受到一种和乡下完全不同的社会气氛。他第一次看到革命派办的《民立报》，成为它的热心读者，接触到许多革命言论。当他在这张报纸上读到黄兴领导广州黄花岗起义的新闻时，思想受到巨大的冲击。他后来说：“宣统三年三月十九日（即一九一一年四月二十七日——引注）黄兴在广州起事，全国震动。消息到湘，学生界中之抱革命主义者，已跃跃欲试。”⑧
毛泽东就是这“跃跃欲试”者当中的一个。一天，他在学校墙壁上贴了一篇文章，表示支持革命党推翻清朝、建立民国的纲领，提出把孙中山请回来当大总统，康有为做内阁总理，梁启超做外交部长。这是毛泽东第一次公开表达他的政见，尽管他当时这种构想还很幼稚，连孙中山和康梁之间政治主张的分歧也不太清楚。
为了表示同腐败的清政府彻底决裂，毛泽东在湘乡驻省中学倡议并带头剪掉了辫子，还和一些积极分子采取突然袭击的方式，把十几个答应剪辫子、却迟疑不肯动手的同学的辫子给强行剪掉了。这多少透露出他少年时代就具有的那种说到做到、果断利索的行动风格。
一九一一年十月十日，武昌起义爆发了。新成立的湖北军政府派代表赶来长沙，要求湖南革命党人立即举义响应。一位代表还到湘乡驻省中学介绍武昌起义的情况。这是一次激动人心的讲演，二十多年后毛泽东仍记忆犹新：“当场有七八个学生站起来，支持他的主张，强烈抨击清廷，号召大家行动起来，建立民国。”⑨他自己更是兴奋异常，觉得正在进行的激烈战斗需要更多的人投入，决定投笔从戎，北上武汉参加革命军。正当他和几个朋友整装待发的时候，长沙革命党人于十月二十四日发动武装起义，成立了湖南军政府。毛泽东随即投入长沙革命军。他不愿参加学生军，而是投入湖南新军二十五混成协五十标第一营左队当了一名列兵。
在当兵期间，他除了接受军事训练外，把每月七元的军饷大多用来订阅报刊和购买书籍，了解时事政治。他读报读得十分认真，以后成为他一生的习惯。有一天，他从《湘汉新闻》上读到一篇谈论社会主义的文章。这是他第一次知道“社会主义”这个名词。其实，当时他所看到的社会主义是江亢虎的中国社会党鼓吹的社会改良主义，毛泽东却很有兴趣，和士兵们讨论，还热情地写信给几个同学提出应该研究这个问题。可是，反应很冷落，只有一个人回信表示同意。
革命形势发展得很快。武昌起义后不到两个月，全国大多数省份已宣告独立。袁世凯通过南北议和窃取了革命胜利的果实，当上了民国临时大总统。清王朝宣布退位后，人们普遍兴高采烈，认为革命已经成功了。毛泽东也觉得自己参军的目的已经实现，开始重新考虑自己的前程，决定退出军队，继续求学。他一共当了半年兵。
他开始关注报纸上的招生广告，在专业的选择上举棋不定。他先后报考了警察学堂、肥皂制造学校、法政学堂、公立高级学校，都不满意。最后以第一名的成绩考入湖南全省高等中学校（后改名省立第一中学）。
在这所学校里，毛泽东读了半年。留下一篇被国文教员柳潜称为“实切社会立论”的作文，题目叫《商鞅徙木立信论》。文章劈头就说：“吾读史至商鞅徙木立信一事，而叹吾国国民之愚也，而叹执政者之煞费苦心也，而叹数千年来民智之不开、国几蹈于沦亡之惨也。”看来，关于救国之道，他继续沿着梁启超开启民智、塑造新民的路子在思考。这是毛泽东留下的第一篇完整的文章。全文仅六百字，老师的批语却有一百五十字，说作者“才气过人，前途不可限量”，“练成一色文字，自是伟大之器，再加功候，吾不知其所至”。还批给其他同学“传观”。
毛泽东觉得这种学校中刻板的校规和有限的课程，远不能使他满足。不久，柳潜借给他一套《御批历代通鉴辑览》，共一百一十六卷。他读得很认真。读完后，收获很大，愈发觉得在学校里读书还不如自学。毛泽东对他认定了的事，是敢于采取哪怕惊世骇俗的行动的。他断然决然地从湖南全省高等中学校退学，寄居在长沙新安巷的湘乡会馆，每天步行三里路到浏阳门外定王台的湖南省立图书馆自学。
他订了一个庞大的自修计划。他的学习十分勤奋，像牛进菜园一样，不停歇地埋头读了大量中外书籍。他兴趣最大、收获最多的是西方十八、十九世纪资产阶级民主主义和近代科学的著作，如卢梭的《民约论》、达尔文的《物种起源》，特别是严复翻译的书，如亚当·
