Albert Einstein usó las matemáticas y la física para probar las propiedades de la física sobre las que él y otros científicos teorizaron. Por ejemplo, su trabajo sobre el movimiento browniano, que involucraba vibraciones causadas cuando los átomos chocan entre sí, demostró que los átomos y las moléculas realmente existen.
Debido a que encontró que la física newtoniana era inadecuada para explicar la naturaleza, Einstein utilizó la observación para probar sus propias inferencias acerca de la física, así como las conjeturas de otros experimentadores. Su trabajo en mecánica cuántica, que explica el funcionamiento de la física submolecular y subatómica, intenta construir un marco teórico unificado. Por ejemplo, una vez que Robert Millikan completó sus experimentos sobre el efecto fotoeléctrico, que demostró que la luz que incide en una placa metálica liberó electrones, Einstein pudo probar que la luz estaba formada por partículas, a las que llamó "cuantos".
A medida que crecía el interés internacional en la teoría atómica, Einstein y otros físicos, incluidos Max Planck y Niels Bohr, se basaron en su propio trabajo para explicar cómo funcionan los átomos. Por ejemplo, el trabajo inicial de Einstein con la mecánica de ondas ayudó a demostrar que la luz tiene las propiedades de las ondas y las partículas. Además, como Einstein pudo probar que los campos electromagnéticos de los átomos podrían mover otros átomos, también pudo probar, mediante observaciones del movimiento de los planetas en el sistema solar, que los agujeros negros existen al documentar cambios en los campos gravitacionales de los planetas que demostraron la presencia de un campo aún más fuerte.
