В механической картине мира все явления природы объясняются с помощью законов механики. Они предполагают однозначную связь причины и следствия: любая причина вызывает одно единственной следствие.
По мере изучения тепловых явлений стало ясно, что в природе весьма часто проявляются более сложные отношения. Одно и то же следствие могут порождать разные причины. Например, насыщенный пар способен превращаться в жидкость и при повышении давления, и при понижении температуры.
Исследование тепловых явлений привело к созданию в XIX веке двух научных направлений. Термодинамика не учитывает молекулярное строение вещества. Напротив, молекулярно-кинетическая теория представляет тепловые явления как результат совокупного действия всех молекул данного тела. Нельзя проследить за поведением каждой молекулы или даже их небольшой группы. Однако возможно вычислять значения средних величин, которые характеризуют поведение огромного количества молекул. На их движение влияет множество случайных факторов, поэтому оно подчиняется законам, которые позволяют предсказывать явления лишь с определенной степенью вероятности. Молекулярно-кинетическая теория называется еще иначе ‒ статистическая физика.