1912년에 그는 상대론적 질량의 개념을 고안했는데, " 의 표현이 움직이는 물체의 질량에 가장 적합합니다."라고 기술한 바 있다.[3]
1916년 토마스 데일 스튜어트와 함께 한 실험에서 톨먼은 전기가 금속 전도체를 통해 흐르는 전자로 구성되어 있음을 입증했다. 이 실험에 따른 부산물은 전자의 질량 측정값이었다.[4] 그러나 전반적으로 그는 주로 이론가로 알려져 있다.
톨먼은 1919년 기술관료제 운동의 선구자인 기술 동맹의 회원이었으며 그곳에서 과학을 사회 및 산업 문제에 적용할 가능성을 분석하는 에너지 조사를 수행하는 데 도움을 주었다.[5][6][7]
톨먼은 1922년 미국 예술 과학 아카데미의 회원으로 선출되었다[8] 같은 해에 그는 캘리포니아 공과대학교의 교수진에 합류하여 물리화학 및 수리물리학 교수가 되었고 나중에는 대학원장이 되었다. 칼텍에서 톨먼의 초기 학생 중 한 명은 톨먼이 구식 양자 이론을 가르친 이론 화학자 라이너스 폴링이다.
1927년에 톨먼은 막스 플랑크, 닐스 보어 및 아르놀트 좀머펠트의 구식 양자 이론을 배경으로 하는 통계 역학에 대한 교과서를 발표했다.[9] 1938년에 그는 고전 및 양자 시스템에 대한 통계 역학의 적용을 다루는 새로운 상세 연구결과를 발표했다.[10][11] 이것은 수년 동안 그 주제에 대한 표준 작업이었으며 오늘날에도 여전히 관심을 끌고 있다.
경력의 말년에 톨먼은 열역학을 상대론적 시스템과 우주론에 적용하는 데 점점 더 관심을 갖게 되었다. 그가 1934년에 출판한 《상대론, 열역학 및 우주론》이라는 제목의 중요한 단행본[12]에서는 팽창하는 우주에서 흑체 복사가 어떻게 냉각되면서 열 복사로 유지되는지를 보여주었는데, 이는 우주 마이크로파 배경의 속성을 가리키는 핵심 포인터이다[13]. 또한 이 단행본에서 톨먼은 닫힌 우주가 제로 에너지와 같을 수 있는 방법을 문서화하여 설명한 최초의 사람이었다. 그는 어떻게 모든 질량 에너지가 양수이고 모든 중력 에너지가 음수이며 서로 상쇄되어 에너지가 0인 우주가 되는지 설명했다.[13]알렉산드르 프리드만이 1922년에 제안한 진동 우주(oscillatory universe) 가설에 대한 그의 연구에 의하여 엔트로피와 관련된 어려운 문제점에 주의가 집중하게 되었으며 이로 인해서 1960년대 후반이 되자 진동 우주론은 점차 쇠퇴하게 되었다.
↑Sterne, Theodore E. (1941). “Review: The Principles of Statistical Mechanics by Richard C. Tolman”. 《Astrophysical Journal》 93: 513. Bibcode:1941ApJ....93..513.. doi:10.1086/144301.
↑Infeld, L. (July 1939). “Review: The Principles of Statistical Mechanics by Richard C. Tolman”. 《Philosophy of Science》 6 (3): 381. doi:10.1086/286579.
↑Chant, C. A. (1934). “Review: Relativity, Thermodynamics, and Cosmology by Richard C. Tolman”. 《Journal of the Royal Astronomical Society of Canada》 28: 324–325. Bibcode:1934JRASC..28Q.324C.