더불어 전문가들이 생각하는 인류 역사상 가장 위대한 물리학 이론 1위이다. 또한, 전체 이론 중에서도 3위라고 한다.
1위는 태양 중심설, 2위는 진화론이다. 4위는 상대성 이론, 5위는 특수 상대성 이론이다.
이론의 초창기에 이런 미시적인 세계에서 에너지나 각운동량 등 물리량이 양자화(불연속적인 값을 가짐, Quantization)되는 현상의 발견으로 인해서 붙여진 이름이다. 대중적으로 비교적 유명한 것이 광양자와 전하. 위치와 속도(운동량) 등 서로 다른 상태를 동시에 정확히 결정할 수 없다는 불확정성 원리에서 존재 가능한 상태들이 중첩되어 있다가 관측되는 순간 하나의 상태로 확정된다는 난해한 얘기 등이 있다.
관측하면 그것으로 인해 상태가 정해진다는 얘기. 그런데 이 관점은 이미 원인과 결과는 정해져 있는데, 마치 우리가 확률적으로 접근하여 오독이 생길 수도 있지 않냐는 이야기로도 볼 수 있다. 물론 이러한 근본에 대해 정확한 답은 세상 그 어떤 물리학자라도 줄 수 없다. 다만, 이런 현상이 정확하게 무엇인지를 이해하는 것을 접어두고, 양자역학을 통해 얻은 결과를 어떻게 바라보면서 현상을 설명해야할 것인가에 대해 주안점을 가지게 된다. 관측되기 전에는 어떤 상태로 존재할지의 확률만이 있을 뿐이라고. 슈뢰딩거의 고양이 참조. 이전 뉴턴의 거시물리학을 통째로 부인하는 내용인지라 양자역학 초반에는 이것 때문에 과학자들 사이에서도 욕을 엄청 먹었다. 아인슈타인마저도 까댔을 정도니까.(벨의 부등식 참조.)
모든 물질은 파동의 성격을 가지고 있다는 물질파 가설 등의 내용도 포함되어 있다.
이해가 안 되는 내용이다. 그런데 인간의 언어는 상식적인 것을 표현하는 데 맞추어져 있어서, 이런 내용을 표현하려고 하면 잘 안 된다. 간단한 예를 들면 지금 방에 누워 있는 당신이 갑자기 옆 방으로 순간이동, 실제로 벽을 뚫고 그 곳에 나타날 확률이 완전한 0%가 아니라는 이론인데, 물론 불확정성 원리에 따라 거시적인 세계에서는 이런 일이 일어날 가능성이 0%에 수렴한다. 다만 양자에 한해 눈에 띄는 현상이라는 소리다. 그래서 아예 물리학자들은 핵심 개념의 의미, 기본 원리부터 세부 사항까지 전부 수학으로 표현[11]해 놓았다. 미적분은 당연히 포함되어 있고, 선형대수가 많이 이용된다. 물리에서 수학을 언어로 사용한다는 예 중의 하나.
양자역학은 미시 세계에만 적용되므로 우리 일상과는 아무 관련이 없다고 오해받는 경우가 많은데, 과학기술의 발달로 인해 이미 우리 일상 생활은 미시 세계와 밀접한 연관이 있기 때문에 이는 잘못된 생각이다. 당장 컴퓨터만 해도 그 원리에 양자역학 이론이 중요한 역할을 하고 있으며(예를 들어 CPU[12], 하드 디스크[13]), GPS[14]에도 양자역학의 원리를 이용해 작동하는 것들이 포함되어 있다. 물론 그 근간을 이루는 과학을 이해하지 못해도 GPS나 컴퓨터를 이용하는데는 아무런 지장이 없지만, 양자역학이 실용과는 무관한, 학자들의 지적 유희에 지나지 않는다는 생각은 큰 착각이라는 이야기.