A mecânica estatística, desenvolvida pelo alemão Ludwig Eduard Boltzmann (1844-1906), aprofunda a Teoria Cinética dos Gases, de Maxwell. As novas pesquisas fortalecem duas idéias que são decisivas para o progresso da física do século XX. A primeira é que todas as substâncias são feitas de átomos; portanto, ao estudar o comportamento dos átomos, é possível entender as propriedades gerais das substâncias, como a temperatura de um gás ou a quantidade de luz que ele emite ao ser aquecido. A segunda é que esse estudo deve ser feito de maneira estatística, por meio do cálculo de probabilidades.