1827年，英国植物学家布朗在用显微镜观察水中悬浮的极小的花粉微粒时，发现花粉微粒总是在不停地作无规则的运动。后来人们就把这种运动叫作布朗运动。产生这种运动的原因是由于花粉微粒受到水分子的不平衡碰撞造成的。一个直径几微米的花粉，在水中所受到的碰撞次数大约为每秒1019次。

在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上是由许许多多分子组成的。液体分子不停地作无规则的运动，不断地随机撞击悬浮颗粒。悬浮的微粒足够小时，受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的。在某一瞬间，微粒在某一方向受到的撞击作用强，致使微粒向某一方向运动，另一瞬间，又会向其他方向运动。这样，就引起了微粒的无规则运动。布朗运动、扩散现象都说明了任何物质的分子，不论在什么状态下，都在作永不停息的无规则运动。分子的无规则运动与物质的温度有关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈。不同的是，布朗运动间接反映并证明了分子热运动，而扩散现象却直接证明了分子热运动。

在布朗运动发现近八十年之后，即1907年，爱因斯坦等人提出了布朗运动的理论，爱因斯坦就是因为对布朗运动和光电效应的研究而获得了1921年的诺贝尔物理奖。1908年，佩兰又用实验方法验证了布朗运动。由此测定阿伏伽德罗常数很接近现代公认的数值6.022×1023。考虑到方法涉及许多物理假设和实验技术上的困难，可以说这是相当了不起的。以后的许多研究者根据其他原理测定得出的结论都肯定了佩兰结果的正确性。与佩兰差不多同时，斯维德伯格(1907年)用超显微镜观测金溶胶的布朗运动，在测定阿伏伽德罗常数和验证爱因斯坦理论上也作出了出色的工作。可以说，他们是最先称得原子质量的人，所以在1926年，贝兰和斯维德伯格分别获得了诺贝尔物理学奖和化学奖。