量子力学的实际是基于一个全新的数学根本之上，不再遵循粒子和波来描述实际的天下；而只不过操纵这些术语，来描述对天下的观察罢了。如许，在量子力学中存在着波和粒子的二重性：为了某些目标将考虑粒子成波是有效的，而为了其他目标最好将波考虑成粒子。这导致一个很首要的成果，人们能够察看到两束波或粒子之间的所谓的干与。
粒子间的干与征象，对于我们了解原子的布局至为关头，后者是作为化学和生物的基元，以及由之构成我们和我们四周统统统统的构件。在本世纪（即20世纪――编者注）初，人们以为原子和行星环绕着太阳公转相称近似，电子（带负电荷的粒子）环绕着带正电荷的中间的核公转。人们觉得正电荷和负电荷之间的吸引力保持电子的轨道，正如同行星和太阳之间的万有引力保持行星的轨道一样。费事在于，在量子力学之前，力学和电学的定律预言，电子会落空能量并以螺旋线的轨道落向并终究撞击到核上去。这表白原子（实际上统统的物质）都会很快地坍缩成一种非常高密度的状况。丹麦科学家尼尔斯・玻尔在1913年，为此题目找到了部分的解答。他提出，或许电子不能在离中间核肆意远的处所，而只能在一些指定的间隔处公转。如果我们再假定，只要一个或两个电子能在这些间隔上的任一轨道上公转，因为电子除了充满最小间隔和最小能量的轨道外，不能进一步向里螺旋靠近，这就处理了原子坍缩的题目。
如许，在充足高的频次下，辐射单个量子所需求的能量比所能获得的还要多。是以，在高频下的辐射减少了，如许物体丧失能量的速率就变成有限的了。
非常令人惊奇的是，如果将光源换成粒子源，比方具有必然速率（这表白其对应的波有肯定的波长）的电子束，人们获得完整一样范例的条纹。这显得更加古怪，因为如果只要一条裂缝，则得不到任何条纹，只不过是电子通过这屏幕的均匀漫衍。人们是以能够会想到，另开一条缝只不过是打到屏幕上每一点的电子数量增加罢了。但是，实际上因为干与，在某些处所反而减少了。如果在一个时候只要一个电子被收回通过狭缝，人们会觉得，每个电子只穿过这条或那条缝，如许它的行动正如只存在通过的那条缝一样――屏幕会给出一个均匀的漫衍。但是，实际上即便每次一个地收回电子，条纹仍然呈现。是以，每个电子准是在同一时候通过两条小缝！
换言之，你对粒子的位置测量得越精确，你对速率的测量就越不精确，反之亦然。海森伯指出，粒子位置的不肯定性乘以粒子质量再乘以速率的不肯定性不能小于一个肯定量，该肯定量称为普朗克常量。并且，这个极限既不依靠于测量粒子位置和速率的体例，也不依靠于粒子的种类。海森伯不肯定性道理是天下的一个根基的不成躲避的性子。
如果人们乃至不能精确地测量宇宙现在的状况，那么就必定不能精确地预言将来的事件！我们仍然能够想像，对于一些超天然的生物，存在一族完整地决定事件的定律，这些生物能够不滋扰宇宙地观察宇宙现在的状况。但是，对于我们这些芸芸众生而言，如许的宇宙模型并没有太多的兴趣。看来，最好是采取称为奥铿剃刀的经济道理，将实际中不能被观察到的统统特性都割撤除。20世纪20年代，在不肯定性道理的根本上，海森伯、厄文・薛定谔和保罗・狄拉克应用这类手腕将力学重新表述成称为量子力学的新实际。在此实际中，粒子不再别离有很好定义的而又不能被观察的位置和速率。取而代之，粒子具有位置和速率的一个连络物，量子态。