1900年，德國物理學家馬克斯·普朗克發現，光只能以離散包的形式被吸收或輻射，他把這種離散包稱為量子。后來，在幾年之后，愛因斯坦也提出光會以束或粒子（后來稱為光子）的形式在空間中傳播。在1913年，丹麥物理學家尼爾斯·玻爾用量子理論重新解釋了原子的結構。

1925年，海森堡將這些混亂的量子線索整理成了一幅美麗的數學藍圖。在玻恩和約爾當的幫助之下，海森堡創造了一種用矩陣代數來表示原子中電子能量的方法，后來這一數學方法被稱為矩陣力學。在這不久，奧地利物理學家歐文·薛定諤也開發了波動力學，用數學上的波函數來進行描述。可以證明的是，薛定諤的波動力學在數學上和海森堡的矩陣力學是等價的。

然而，這在物理學上還存在著一些困惑：把電子描述成粒子的方法和把電子描述成波的方法是如何等效的？這個問題得到了玻爾的深入思考，并且在1927年的時候他提出了新的觀點。玻爾認為，為了完整描述亞原子現象，波和粒子的描述是必需的。一個粒子表現出波或粒子的性質取決于實驗設備，用于發現波的設備會發現波，用于發現粒子的設備會發現粒子。

只需要對薛定諤所引入的波函數進行計算，我們就可以預測產生不同結果的概率。愛因斯坦對此非常不滿，他反駁地說道：我不相信上帝會和宇宙擲骰子。更糟糕的是，玻爾描述的波粒二象性暗示我們的觀察會對現實造成影響。而愛因斯坦認為，現實獨立于人類的觀察。

他們的理論認為，一個完整的理論必須包含物理世界中每一個元素的數學對應物。換句話說，每個物理系統都應該有一個量子波函數。如果兩個由波函數描述的物理系統相互作用然后分離，量子力學無法計算分離后每個物理系統的波函數（也就是后來的量子糾纏）。因此，量子數學不能描述現實的所有元素，因此是不完整的。

玻爾很快做出了回應，他宣稱愛因斯坦和他的同事們對于物理現實的標準在量子系統中是模糊的。愛因斯坦、波多爾斯基和羅森假設，一個系統在測量這些值之前，就具有特定的屬性值。玻爾解釋說，量子力學保留了粒子屬性的不同可能值，直到其中一個被測量出來。你不能假設“現實元素”的存在而不指定一個實驗來衡量它。

盡管如此，許多物理學家對玻爾的觀點(通常被稱為量子力學的哥本哈根解釋)表示不滿。在1957年，物理學家休·埃弗雷特堅持認為，一個實驗不會從許多量子可能性中創造出一個現實，而是只確定了現實的一個分支。所有其他的實驗可能性都存在于其他方面，而且都同樣真實。人類只感知他們自己的特定分支，不知道其他分支。這種“多世界的解釋”一開始被廣泛忽視，但幾十年后變得流行起來，今天仍有許多追隨者。

自從埃弗雷特的工作以來，人們對量子理論有了許多其他的解釋。有些人強調波函數的“真實性”，這是用來預測不同可能性的概率的數學表達式。另一些人則強調數學的作用，因為它描述了實驗者可以接觸到的關于現實的知識。