مفاهیم فیزیک کوانتوم به آسانی قابل فهم نیست. نیلـز بـور کـه یکـی از طرفـداران سرسخت این نظریه است معتقد است که اگر کسی بعـد از خوانـدن ایـن تئـوری دچـار شوک نشود، آن را درک نکرده است. از نگاه فیزیک کوانتوم، جهان درون اتم تصورپذیر نیست و منطق دنیای مـاده در آن جاری نیست. این تصور که الکترونها به صـورت ذره هـستند و شـبیه سـیارات در یـک منظومۀ شمسی بسیار کوچک در مدارهایی حرکت می کنند (همـان گونـه کـه هنـوز در تصاویر عامیانه دربارۀ اتم چنین پنداشته می شود) باید ترک گردد. در حوزۀ فیزیک کوانتوم کشف شد که الکترون قادر است هـم بـه صـورت ذره و هـم به صورت موج نمود یابد که به «نظریۀ مکملیت» یا «دوگانگی مـوج ـ ذره  شـهرت دارد. به جای مدل منظومه ای الکترون ها یک انگارۀ موجی پیچیده در اطراف هسته بـرای نمایش طرح اتم به کار رفت. اگر الکترونی را به سوی صفحۀ تلویزیـون خـاموش پرتـاب کنیم یک ذرۀ نورانی پدیدار می شود که از اصابت الکترون بـه مـواد فـسفری کـه پـشت صحنۀ تلویزیون قرار گرفته به وجود آمده است. نقطۀ حاصـل از اصـابت الکتـرون وجـه ذرهای ماهیت آن را روشن می سازد. اما این تنها شکلی نیست که الکترون قادر است بـه خود بگیرد. الکترون می تواند به تودۀ ابرمانندی از انرژی بدل شود و چنان عمل کند که انگار موجی است گـشوده در فـضا. در الگـوی جدیـد بـرای تبیـین رفتـار الکتـرون هـا  دانشمندان دریافته اند که آنها هیچ شباهتی به سیاره های گردنده در مـدارهایی خـاص ندارند، بلکه بیشتر به پره های یک پنکـۀ در حـال کـار شـباهت دارنـد کـه مـی تواننـد کوچک ترین فضای موجود در مدارهای خود را به طور همزمان پر کنند. با این تفاوت که پره های پنکه فقط ظاهراً به نظر می رسند که در آنِ واحد در همه جا حـضور دارنـد امـا الکترونها واقعاً حضور دارند. الکترونها در رفتار موج گونۀ خـود آشـکارا ویژگیهای موج را نشان میدهند. به طور نمونه، اگر به مانعی که دو شکاف دارد برخورد کنند، می توانند همزمان از هر دو شکاف گذر کنند و یا هرگاه به یکدیگر اصـابت کننـد بیدرنگ الگوهای متداخل تولید می کنند. این ویژگی دوگانۀ الکترون را در تمـام ذرات زیراتمـی و در همـۀ آن چیزهـایی کـه تصور می شد تنها به صورت موج متجلی می شـوند، ماننـد نـور، اشـعه هـای گامـا، امـواج رادیویی و اشعۀ ایکس نیز مـی تـوان یافـت. در جهـان اتمـی ناپایـداری و سـیلان دائمـاً متغیری از رویدادها وجود دارد. امروزه فیزیکدان ها معتقدند که پدیده هـای زیراتمـی را باید به عنوان چیزهایی در نظر گرفت که همواره به نوعی قادرند هم مـوج باشـند و هـم ذره.
امر اعجاب آور آن است که شواهد تأیید می کند که کوانتومها تنها زمانی بـه صـورت ذره نمود می کنند که ما به آنها می نگریم. موج یا ذره بودن ذرات کوانتومی بستگی بـه ناظر دارد؛ هرکدام را که ناظر بخواهد ذرۀ کوانتومی نشان می دهد. فیزیک کوانتوم بیـان می دارد که اتم هیچ محدودۀ معینی ندارد مگر اینکه مورد مـشاهده قـرار گیـرد. بـدون ناظر، همۀ اتمها با سرعت فوق العاده ای به درون جهان گسترده می شوند. عمل مـشاهده و توجه دقیق است که گسترش مکانی اتـمهـا را کـاهش مـی دهـد و آنهـا را تبـدیل بـه واقعیت های ملموس می کند. بر طبق مکانیک کوانتوم می توان ادعا کرد که الکترونهـای اتم که در یک محدود ه مکانی مشخص به دور هسته قرار گرفته انـد، اگـر نـاظر و فاعـل شناسا وجود نداشته باشد محدودۀ مشخص خود را از دست می دهند و تبـدیل بـه مـوج می شوند و با سرعت زیاد از یکدیگر دور می گردند.