エネルギー保存の法則や倍数比例の法則などが原子仮説と相性が良くて、それを裏付ける有力な証拠とみなし得ることは間違いない。しかし、たとえば酸素と水素が結合して水ができる反応で、少なくともこの当時、実験によって確かめ得たことは、これらがいつでも一定の質量比で化合することだけであった。そこを逸脱して原子が存在すると結論することには、強い抵抗感を持つ人が、著名な学者の中にも少なからずいた。
ウォラストンという人は１８１４年に、いろいろな物質が化学結合する際の「質量比の表」を作った。例えば酸素と水素が結びついて水ができる場合、この表では『酸素 $10 {\rm g}$ に水素 $1.32 {\rm g}$ が結びつく』とある。この背景に原子仮説を見ようとする人であれば『酸素 $8 {\rm g}$ に水素 $1 {\rm g}$ が結びつく』と考える。
$$1.32\times {8\over {10}}=1.056$$であって、違いは $1$ グラムに対して $0.0056 {\rm g}$ であり、測定誤差と考えるのが妥当だからである。
同じ表には、『酸素 $20 {\rm g}$ に炭素 $7.54 {\rm g}$ が結びつく』ともある。
$$7.54\times {{32}\over {20}}=12.064$$であり、これもまた『酸素 $32 {\rm g}$ に炭素 $12 {\rm g}$ が結びつく』ことを言っていると思える。
ある物質のある量を基準にして、それに結び付く他の物質の量を最初の物質に対する「当量」と呼ぶ。実験によって物質の間の当量を決めることが重要なのであり、その結果を原子の存在と関連付けたり、原子量や分子量などといった概念を使って解釈することはすべきでない、という意見を持つ人が多かった。物質の最小単位に到達したことはなく、ただ想像の上だけで存在するものに、理論の基礎を置くことに違和感を覚える人がいたとしても不思議ではない。
こういう時代にあって、１９０５年のブラウン運動に関するアインシュタインの論文「静止した流体中に浮遊する粒子の熱の分子運動論から要求される運動」は、原子の存在の決定的な証拠を突き付けた。
原子や分子が存在するのであれば、それら液体や気体の分子は相当な速さで運動していることは、以前紹介したジュールの計算からわかる。従って、花粉のような微粒子が浮遊していれば、四方八方から分子に衝突されるであろう。長い時間間隔の間ではそれらの衝突によって微粒子が得る運動量の変化は平均化され、それらのベクトル和は $0$ のはずである。しかしそのことは微粒子が位置を変えないことを意味しているわけではない。
ある程度短い時間間隔では、その間に液体分子の衝突から得られる運動量の変化が、方向によって異なる。従って粒子はある方向へツーと動き出すことになる。いったん動き出すと、当然前方からの分子の衝突が、後方からの衝突より増える。よって後方へ向けての運動量の変化が生じる、つまりブレーキがかかる。その効果がなくなるまで速さは落ちる。そこで再び、最初に近い状態へ戻ることになり、今度はまったくでたらめのある方向へツーと動き出すことになる。
この、動いては止まり、また動いては止まり・・という運動は、おそらくジグザグの経路をその微粒子に取らせる。その結果、ある程度多くの微粒子を狭い範囲に置くと、時間の経過とともにその範囲は広がっていく、つまり微粒子の集団の周囲への拡散が起きる。その拡散を実際に観測することがもしできて、しかも、その拡散の特性（たとえば拡散の時間的な速さ等）が、その拡散が液体分子の衝突の結果だとして計算したものと、もし合えば、それは分子の存在の強力な証拠になる。おそらくそれでもなお、『原子や分子は想像上の産物であって、実在性はない』と言い張ることは、極めて難しい。
長い間原子論に反対してきたある高名な物理学者は、１９０８年に潔く折れた。彼曰く『これまで反対してきたのは、原子や分子の実在を示す何の実験的証明もなかったからである。批判をし理性によって問い詰めることは、科学を進歩させるために無くてはならないものである。』
こうして物質の存在の離散性は広く認められることになるのだが、すぐに光の離散性、そしてエネルギーの離散性が暴かれる。
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