留基伯與德謨克利特拿字母與文字來作比喻，說明原子的差異以及它們?nèi)绾谓Y(jié)合形成化合物與物體。例如，字母“A”與“N”的節(jié)奏不同，字母“N”與“Z”的旋轉(zhuǎn)不同，而序列“ON”與“NO”則是在接觸上不同。為了強(qiáng)調(diào)原子不同的結(jié)合方式能創(chuàng)造出多少不同的變化，德謨克利特指出只要改動(dòng)劇本中的一個(gè)字母，就可能使一出劇從悲劇變成喜劇。

留基伯與他的弟子德謨克利特對他們的原子系統(tǒng)充滿無比的信心，甚至愿意將所有因果關(guān)系都?xì)w納成原子自然機(jī)械的動(dòng)作與交互作用。他們揚(yáng)棄泰勒斯的生命力、阿那克西曼德的交戰(zhàn)對立、恩培多克勒（Empedocles）的“愛與沖突”與安那克薩哥拉（Anaxagoras）的“精神”學(xué)說，僅保留“原因與需求”，視其為規(guī)范原子互動(dòng)的自然定律邏輯。原子一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)它們碰撞后，可能彈開或連接。它們唯一感受到的“力量”是讓類似形式結(jié)合在一起的傾向，就像聚集的鳥群或海灘上的小圓石。

德謨克利特將機(jī)械論模型推展到極致。他指出宇宙的整個(gè)進(jìn)程是由粒子的初始配置以及永恒的自然定律所決定的，如同2000年后牛頓的看法。德謨克利特不僅把這個(gè)理論套用在無生命的物體上，也將它應(yīng)用于生物、感覺、思想和靈魂上。他對于因果關(guān)系的刻板觀點(diǎn)招致相當(dāng)大的批評，特別是來自亞里士多德，后者深信事件會(huì)朝“最終的原因”，亦即目標(biāo)發(fā)展。對留基伯與德謨克利特而言，大自然因?yàn)槊つ康男枨蠖M(jìn)化，并非是靠智慧或設(shè)計(jì)。

然而，在無限的空無中，盲目的需求可輕易地創(chuàng)造出宇宙。對留基伯而言，只需要一個(gè)“漩渦”就能建立世界。他相信在空無中大量原子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，勢必會(huì)形成空間中的漩渦。在此漩渦中，原子會(huì)按照大小與形狀自行分類，而不是按照重量。較大、形狀較不規(guī)則的原子會(huì)在漩渦中心累聚，將較小、行動(dòng)力較強(qiáng)的原子擠出去。然后球狀薄膜或外殼形成，包覆著地球。地球與包覆它的薄膜剛開始是潮濕的，隨著地球變干，陸地出現(xiàn)，四周環(huán)繞著海洋。在這顆旋轉(zhuǎn)的球干燥后，部分會(huì)起火，形成太陽、月球與其他會(huì)發(fā)光的天體。在許多方面，它跟目前恒星與行星是由旋轉(zhuǎn)的塵埃與氣體云所形成的模型，有許多非常驚人的相似之處。

留基伯與德謨克利特也認(rèn)為我們的世界不是獨(dú)一無二的。他們確定有無限的漩渦形成，創(chuàng)造出無限的世界。德謨克利特輕易就能想象這些世界，其中有些沒有太陽或月球，有些則甚至包含更大或更多的天體。有些可能像地球一樣潮濕，能夠支持生物，有些則干燥而死寂。在任何時(shí)間點(diǎn)，有些世界正在形成，有些則已到達(dá)巔峰，還有的正步入毀滅當(dāng)中。世界可能彼此碰撞、互相摧毀或吞噬對方。德謨克利特能發(fā)表如此先進(jìn)的想法，卻只有受到知識分子批評的風(fēng)險(xiǎn)，這得歸功于希臘世界的知識自由。將近兩千年后，文藝復(fù)興時(shí)期的哲學(xué)家布魯諾（Giordano Bruno）附和了他的觀點(diǎn)，布魯諾寫道：“有無數(shù)個(gè)太陽存在；有無數(shù)個(gè)地球環(huán)繞這些太陽……生物棲息在這些世界之中。”但這些看法被視為異端邪說，布魯諾也被宗教裁判所判刑，在羅馬的火刑柱上被燒死。

德謨克利特不只是提出宇宙論，他還研究出一套以機(jī)械論及原子為基礎(chǔ)的心靈或靈魂理論。他從原子運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)出發(fā)，解釋所有的生命過程，包括呼吸、知覺與思考。他認(rèn)為執(zhí)行這些重要生命功能的，是特別細(xì)微且容易移動(dòng)的原子之間的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，類似火焰中的原子。人體充滿這些具有行動(dòng)力且敏感的原子，但他認(rèn)為聚集處是在心臟。

在解釋知覺時(shí)，德謨克利特認(rèn)為在物體與感官之間必然有實(shí)際的連接物質(zhì)。在觸覺與味覺方面，這很容易了解，但要解釋其他感覺則非常困難。德謨克利特以想象的方式，描述嗅覺、聽覺與影像都是由原子傳遞的。他舉出的一些方式難以令人信服，后來的人也多撰文批評。例如，他認(rèn)為他所謂“幻象”（idols）的薄原子層，不斷地由物體表面剝離而進(jìn)入眼中。它們在那里與靈魂原子發(fā)生交互作用，因而產(chǎn)生我們感知的主觀經(jīng)驗(yàn)。這種說法有點(diǎn)牽強(qiáng)。不過，德謨克利特的確率先將原子的主要性質(zhì)（大小、形狀、位置與運(yùn)動(dòng)），以及我們對物體的主觀感覺或稱次要性質(zhì)（甜或酸、紅或綠、喧鬧或安靜等），明確地區(qū)分開來。

在提出機(jī)械論心理學(xué)后，德謨克利特就能處理希臘哲學(xué)中一個(gè)爭論不下的議題：我們能知道什么？由于他認(rèn)為物體與我們對物體的感知之間，僅有薄弱與多步驟的連接，因此他很難立論表示我們能確切地知道真相。他寫道：“我們無法得知真相，因?yàn)檎嫦嚯[藏在深處?！比欢?，他仍舊深信小心地觀察與推理能夠深入探索真相，找出接近客觀的真實(shí)。他認(rèn)為最終的真實(shí)只不過是“原子與空無”而已。

德謨克利特堅(jiān)持宇宙萬物的演化基礎(chǔ)，在于物理定律對實(shí)質(zhì)物體的可預(yù)測效應(yīng)，這個(gè)觀點(diǎn)成為西方科學(xué)的基石，而牛頓完全按規(guī)律運(yùn)行的宇宙觀正是此觀點(diǎn)的極致表現(xiàn)?；旧希涌茖W(xué)觀一直到19世紀(jì)都沒有改變，化學(xué)家到那時(shí)才開始搜集原子及其化合物的相關(guān)信息。留基伯認(rèn)為無法分割與永遠(yuǎn)不滅的原子，一直到20世紀(jì)才被發(fā)現(xiàn)能產(chǎn)生變異與分裂。

然而，科學(xué)家于22個(gè)世紀(jì)后，才找到了細(xì)微的化學(xué)與物理證據(jù)，能證明原子的存在，而留基伯與德謨克利特卻僅憑推理就推導(dǎo)出原子的存在，這實(shí)在是人類思維的重大成就?？茖W(xué)史家懷特（Lancelot Whyte）寫道：“原子論已經(jīng)證實(shí)，具有智慧的想象力能夠識別深植于萬物本質(zhì)中的客觀真相?！被蛟S德謨克利特對人類探索宇宙的能力表示樂觀看來是有道理的。