玻尔兹曼终身信奉原子，在现在看来理所当然，但是在那个时代却不被主流所接受。玻尔兹曼试图用分子运动论推出全部的热力学理论，把热力学归结为动力学的统计结果，并且试图从完全可逆的动力学理论中找到不可逆的根源。为此他和唯像热力学的几个大佬争论不休。当时分子和原子并没有直接的实证证据证明存在，因而其实不能怪马赫和奥斯特瓦尔德他们的极力反对，作为坚定的实证主义者，他们拒绝接受“原子”这个尚未被实证的概念。玻尔兹曼一直处在一种孤军奋战的境况。当时的著名物理学术会议甚至都不去邀请他参加，就好像你挖空心思想进入一个朋友圈，但是大家却一致地不带你玩儿。这让他倍感沮丧，开始患上了抑郁症。
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他从哲学寻求帮助的尝试又一次遭到重挫。这加重了他的抑郁。1906年他的精神状态已经极度不稳定，不得不退休，离开他的学术研究。这让他感到绝望，并且除去研究他又有何意义呢？同年他选择了自杀。
然而，他所不知道的的是，就在1905年，伟大的爱因斯坦发表了关于布朗运动的论文，基本上实锤了原子的存在。就在他去世的同时，原子成为物理界广泛接受的概念。巨大的遗憾。