我们观察物体一定要知道物体处在什么力的作用下。例如，我们观察飞着的棒球，一定是光子照射下反射过来的。不管用什么方法观察，都不可能有不受某种外力作用的物体，而物体的运动受到外力作用，其运动就会受到干扰，物体运动受到干扰就是发生不确定性的原因。也就是说，通过观察得知，因有这种干扰发生，所以要同时准确地知道运动物体的位置和动量是不可能的。
巨大的物体运动时，这种干扰不造成什么问题。可是，在微观世界里情形就完全不同了。对于飞行的电子来说，那怕受到一个光子的冲击，运动的速度也会受到很大的干扰。所以，观察时那刹那间以后的位置是不可预测的，对不确定的影响是非常大的。
人们习惯于认为运动的物体有准确的位置和速度。加上牛顿以来的物理学家都认为能够确定确切的位置和速度，这就成了考虑运动物体的前提了。可是，物理学永远必需以实验为根据。所以，既然知道自然是不确定的，非要同时知道运动的微观粒子准确的位置和速度，对物理学来说是不会有多大益处的。海森堡、德布罗意、薛定鄂等物理学家是聪明的更是务实的。他们放弃了对微观世界现实无用的老的思考方式，用现实有用的“几率”代替了空想无用的“确定”。从而创立了量子力学。
量子力学是关于微观粒子运动规律的基本理论。微观粒子表现出一系列区别于宏观微粒的性质，根本之点在于微观粒子具有波粒二象性，从而它所遵从的运动规律也与宏观粒子根本不同。在量子力学建立之前，尼·玻尔曾根据普朗克、爱因斯坦等人提出的量子概念建立了前期量子论，可以部分地说明原子的若干性质，然而这理论能够解决的问题有限，而且理论中存在不和谐因素，这些都不能令人满意。1925年海森伯等人着眼于对前期量子论的批判，发展了矩阵力学，1926年薛定谔则根据德布罗意的波粒二象性假说建立了波动力学，不久薛定谔等人证明矩阵力学和波动力学在数学上是等价的，于是两种理论融合为量子力学。以后又由于狄拉克等人的进一步发展，量子力学成为理论上严谨、方法上齐备的崭新理论。
量子力学与经典力学有根本的差别。量子力学中，粒子的状态用波函数φ（r,t）描述，它是坐标r和时间t的复数函数。波函数的模的平方|φ（r,t）| ² 表示在时刻t、坐标r处找到粒子的概率密度。在粒子速度不太大的非相对论情况下，粒子状态随时间变化的规律，即波函数所满足的运动方程是薛定谔方程；当粒子速度很大的相对论情况下，薛定谔方程由狄拉克方程或克莱因－戈登方程取代。
玻尔关于氢原子能级的概念可以自然地从量子力学推出，而不再是人为的假设。不但如此，量子力学在原子、分子、固体以及微观粒子的碰撞等众多问题上，都得到了与实验符合得很好的结果，获得了极大的成功。
量子力学后来又有了发展。在高能情形下，粒子的转化是一种普遍现象，所有粒子（光子、电子、介子、核子等）必须用统一的方式处理，这样才能把粒子的产生、湮没和转化反映到理论中去。为了这种需要，在量子力学的基础上出现了量子场论。量子场论已经成为粒子物理、统计物理、凝聚态理论和核理论中的基本理论工具。