Если капнуть чернил в стакан чистой воды, они постепенно разойдутся и в конечном итоге полностью смешаются с водой, показывая, что молекулы одной жидкости проникают в другую. Молекулы жидкости постоянно находятся в движении, или, другими словами, молекулы, из которых состоит жидкость, очень "активны". Как правило, молекулы газов ещё более активны. Например, если вы посадите жасмин и он зацветет, соседи смогут почуять его аромат; если рыба или мясо испортятся, вокруг будет неприятно пахнуть. На самом деле молекулы твёрдых веществ или атомы тоже не очень спокойны. Если плотно прижать очень гладкие и чистые свинцовые пластины к золотым пластинам, через несколько месяцев можно обнаружить, что две пластины слиплись друг с другом. Свинцовые атомы "переместились" в золотые пластины, а золотые атомы — в свинцовые. Если оставить их на 5 лет, золотые и свинцовые атомы будут "проникать" друг в друга примерно на 1 сантиметр. Например, в углах стен и на полу, где хранится уголь долгое время, образуется довольно толстый чёрный слой, что является результатом проникновения атомов углерода из угля в стены. Это явление называется тепловым движением, то есть неупорядоченным движением большого количества молекул, атомов и т. д., составляющих вещество. Чем выше температура объекта, тем интенсивнее тепловое движение.
Известным явлением, подтверждающим беспорядочное движение молекул жидкости и газа, является "броуновское движение", обнаруженное английским ботаником Робертом Брауном. В 1827 году Браун добавил пыльцу в воду, а затем взял каплю этой суспензии и наблюдал её под микроскопом. Он с удивлением обнаружил, что некоторые мелкие частицы, выделенные из пыльцы, двигались в воде так, будто были одержимы, и каждая частица быстро меняла направление и скорость движения, словно танцуя беспорядочный танец. Даже если герметично закрыть эту суспензию, движение можно наблюдать днём и ночью, летом и зимой, и оно не прекращается, каким бы долгим ни было наблюдение. Аналогичным образом броуновское движение можно наблюдать в воздухе, особенно в солнечных помещениях, где хорошо видны частицы пыли, витающие в воздухе, словно танцуя беспорядочный танец.
Как возникает броуновское движение? Оказывается, та жидкость, которую мы считаем сплошной, на самом деле состоит из множества молекул, которые постоянно совершают беспорядочное движение (тепловое движение). Когда частицы достаточно малы, они подвергаются несбалансированному воздействию со стороны молекул жидкости со всех сторон. В один момент частица получает сильное воздействие в одном направлении, а в следующий момент — в другом, в результате чего частица постоянно меняет направление движения. Таким образом, возникает беспорядочное движение частиц.
После открытия броуновского движения долгое время люди не могли понять, почему это происходит. В 1877 году Дельсо правильно указал, что броуновское движение вызвано постоянным воздействием на мелкие частицы со стороны окружающих молекул. В 1905 году Эйнштейн с помощью статистических методов полностью объяснил закономерности броуновского движения и доказал существование атомов и молекул. Эксперименты и теоретические объяснения, связанные с броуновским движением, стали основой теории движения молекул и статистической механики.