Até ao princípio do século XX pensava-se que fenómenos como o magnetismo ou a luz são simplesmente ondas num campo electromagnético que se propagam à velocidade da luz, de acordo com as equações de Maxwell, conhecidas desde 1862. Porém, os trabalhos de Max Planck, em 1900, Albert Einstein em 1905 e Niels Bohr in 1913, entre outros, vieram a demonstrar que a teoria do campo electromagnético não explicava todos os fenómenos observados e que, em alguns casos, a explicação exigia que a luz e outras partículas tivessem uma natureza discreta, quantificada (do latim quantum). Veio a descobrir-se que todos os componentes essenciais da realidade, incluindo partículas como fotões, protões e electrões, mas também átomos e objectos de maior dimensão, são simultaneamente ondas e partículas (a questão ainda está em aberto para a gravidade). Esta dualidade onda-partícula veio a ser clarificada pela teoria da mecânica quântica, desenvolvida nos anos 20 do século passado, com importantes contribuições de muitos físicos, entre os quais Louis de Broglie, Werner Heisenberg e Erwin Schrödinger.