Se uma gota de tinta for adicionada a um copo de água pura, ela irá espalhar-se lentamente e, finalmente, misturar-se completamente com a água, demonstrando que as moléculas de um líquido penetram no outro. As moléculas de líquido estão em constante movimento, ou seja, as moléculas que compõem o líquido são "hiperativas". Geralmente, as moléculas de gás são ainda mais "hiperativas". Por exemplo, quando a jasmim que plantou floresce, até os vizinhos podem sentir o seu aroma; quando o peixe ou a carne apodrecem, o cheiro pode ser insuportável. Na verdade, as moléculas de sólidos ou átomos também não são muito estáveis. Se comprimir placas de chumbo muito lisas e limpas contra placas de ouro, após alguns meses, verá que as duas placas se juntam. Os átomos de chumbo "migraram" para o ouro e os átomos de ouro também "migraram" para o chumbo. Se deixar durante 5 anos, os átomos de ouro e de chumbo acabarão por "infiltrar-se" uns nos outros por cerca de 1 centímetro. Por exemplo, as paredes e o chão de uma parede onde o carvão foi armazenado durante muito tempo tornam-se bastante pretos, o que resulta da penetração dos átomos de carbono do carvão na parede. Este fenómeno é chamado de movimento térmico, que consiste no movimento irregular de um grande número de moléculas e átomos que compõem a matéria. Quanto maior for a temperatura, mais intenso será o movimento térmico.
Um fenómeno famoso que comprova o movimento desordenado das moléculas de líquido e gás é o "movimento de Brown", descoberto pelo botânico britânico Robert Brown. Em 1827, Brown colocou pólen em água e, em seguida, retirou uma gota desta suspensão para observá-la ao microscópio. Surpreendentemente, descobriu que algumas pequenas partículas separadas do pólen se moviam de forma desordenada na água e que cada partícula alterava rapidamente a sua direção e velocidade, como se estivesse a dançar uma dança desordenada. Mesmo que a suspensão fosse fechada e observada dia e noite, durante as estações de primavera, verão e outono, o movimento continuava. O movimento de Brown também pode ser observado no ar, especialmente em ambientes ensolarados, onde as partículas (como o pó) suspensas no ar parecem dançar de forma desordenada.
Como é que o movimento de Brown acontece? Na verdade, o líquido que parecemos ver como uma superfície contínua é, na realidade, composto por muitas moléculas que se movem de forma desordenada (movimento térmico). Quando as partículas suspensas são suficientemente pequenas, o impacto das moléculas de líquido provenientes de todas as direções é desequilibrado. Num determinado momento, a partícula é fortemente impactada numa direção e, no momento seguinte, é fortemente impactada noutra direção, o que faz com que a partícula altere constantemente a sua direção de movimento. Assim, é provocado o movimento desordenado da partícula.
Após a descoberta do movimento de Brown, durante muito tempo as pessoas não compreenderam o porquê. Em 1877, Delsol apontou corretamente que o movimento de Brown era causado pelo impacto contínuo de moléculas minúsculas nas partículas suspensas. Em 1905, Einstein, utilizando métodos estatísticos, explicou de forma completa a regularidade do movimento de Brown e provou que os átomos e as moléculas existem realmente. As experiências e as explicações teóricas relacionadas com o movimento de Brown tornaram-se a base da teoria do movimento molecular e da mecânica estatística.