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En 1894 retomó su puesto, esta vez como profesor de física teórica, en la Universidad de Viena, tras la muerte de Joseph Stefan. Al año siguiente, Ernst Mach obtuvo la cátedra de historia y filosofía de las ciencias. Mach era uno de los más claros opositores al trabajo de Boltzmann. En 1900, debido a su descontento con Mach, Boltzmann se trasladó a Leipzig, donde conoció a Wilhelm Ostwald.
Mach dejó la Universidad de Viena en 1901 por motivos de salud, lo que permitió a Boltzmann volver al año siguiente. En esta ocasión, además de recuperar su cátedra de física, obtuvo la cátedra de Mach de historia y filosofía de las ciencias. En 1904 visitó Estados Unidos en su Feria Mundial de Saint Louis.
Hipótesis atómica y recepción por la comunidad científica[editar]Tumba de Boltzmann en el Cementerio central de Viena con la fórmula de entropía.Boltzman defendió la hipótesis de la existencia real del átomo, propuesta que — aunque era compartida por el investigador escocés James Clerk Maxwell, por el estadounidense Josiah Willard Gibbs y por la mayoría de los químicos — no llegó a ser demostrada y aceptada por toda la comunidad científica. Entre sus opositores se encontró Ernst Mach.1