在20世紀初，這種關于確定性和可預測宇宙的觀點隨著相對論和量子力學的出現而被打破。時間不再一成不變，粒子的精確位置也不再可測量。愛因斯坦、普朗克、玻爾和薛定諤等人引領了這一新范式的轉變。

考慮一顆圍繞恒星運行的行星，我們可以使用牛頓定律對其進行相當準確的建模。如果行星以某種方式失去其動能或減速，它會螺旋式運動并與恒星相撞。現在考慮一個概念上相似的東西，一個圍繞氫原子質子運行的電子。在這種情況下，我們可以再次嘗試使用牛頓定律對其進行建模，只不過引力要替換成靜電力。

經典力學的失敗就是從這里開始，我們從麥克斯韋方程組中知道，加速電荷會產生電磁輻射。電子不斷變化的方向會產生加速度，這意味著電子會不斷釋放光子，在此過程中損失能量，因此它會螺旋朝向原子核并發生碰撞。但我們知道，現實中并沒有發生這樣的事情：原子是穩定的，電子并不會撞擊原子核。摘自: www.ws46.com

在牛頓物理學中，我們將物體視為具有非常具體和可測量的屬性，例如質量 m、動量p和位置x。在量子力學中，我們的對象是一些完全不同的數學描述的波函數。正如薛定諤方程所示，粒子的位置在測量之前是未知的，我們只能知道在任何特定位置找到它的概率。因此，在氫原子的量子力學模型中，電子并不像行星圍繞恒星一樣圍繞原子核旋轉。

量子場論可以解釋量子力學本身無法解釋的事情。那么什么是量子場論呢？它是一個數學框架，結合了經典場論、狹義相對論和量子力學。標準模型的每個粒子都有一個場，所以在β衰變例子中，下夸克、W玻色子、上夸克、電子和反中微子都會有場，所有這些場都延伸到整個時空中。換句話說，這些場無處不在。

因此，通過擁有量子場，我們可以在數學上解釋和模擬粒子的產生和湮滅，以及力交換的機制。錦上添花的是該理論是符合狹義相對論的，并且沒有違反因果關系。但即使是對量子力學的這種修改也不完美，它仍然缺少引力，我們沒有引力的量子場論。