1905년에 아인슈타인은 특수상대성이론뿐 아니라, 우주 안의 물질의 기본 특성을 이해하는 데 도움이 되는 다른 두 가지 이론도 발표했다. 이 두 이론 중 하나가 브라운 운동(우유나 물 안에서 떠서 불규칙하게 움직이는 미소 입자의 운동)의 설명이다. 브라운 운동은 부유물 주위를 움직이는 개별 원자와 분자들의 충돌에 의해 촉발된다고 설명했다. 또 다른 이론은 광전 효과(금속판에 부딪히는 빛의 특정 색깔이 전류를 형성하고 그 외의 다른 색깔은 그렇지 않다)에 대한 설명이다. 그는 광전 효과가 빛이 입자와 파장의 속성을 가지기 때문에 일어난다고 설명했다. 브라운 운동의 결과는 원자의 존재를 증명하는 데 도움을 주었다. 그리고 광전 효과는 양자역학과 같은 새로운 물리 이론이 빛의 본성과 거동을 설명하는 데 필요하다는 것을 보여주었다.