微觀世界的粒子具有粒子性和波動性，用來描述量子的粒子性和波動性的雙重屬性，以及粒子的產生和消滅過程的基本理論是量子場論。量子場論和規範理論十分成功地描述了粒子及其相互作用。
量子實驗本身證明了光子、電子或者60個碳分子組成的巴基球的一些不可思議的一面，比如在雙縫實驗中，一個光子或者電子能夠同時穿越兩條縫隙，而歷史求和表明：量子在傳播過程中具有千萬個路徑。在分光延遲實驗中，光子在傳播中表現出了智慧性，光子似乎看見有人或者物質擋在光子分光的另一條路徑上，於是提前就沒有通過該路徑。而在電子雙縫實驗中，當有人在一邊放上一個攝像機，試圖記錄電子傳播路徑的時候，電子似乎知道有人在看，於是選擇了另一種傳播方式。攝像機的觀察影響了電子的選擇，這也正是人類對量子不可了解性之一。讓我們看看這幾個經典實驗，並了解量子的神奇性。
雙縫實驗
託馬斯·楊的光實驗的現代版被稱為雙縫實驗。
此實驗顯示，從一個波源發出一列波，這一列波通過開有一對相距很近的狹縫擋板，通過擋板後兩條波發生衍射，在擋板後遠端區域內擴散開來投射到屏幕上，有的點波峰遇波峰，波谷遇波谷產生幹涉相長。有的點在這裡波谷將與波峰相遇，從而產生幹涉相消。全部的結果就是屏上出現的明暗相間的條紋，這是波動性強有力的證據。如果用電子，60個碳原子組成的巴基球富勒烯（C60）代替光，那麼也會出現類似的結果。
單電子雙縫幹涉實驗
如果採取控制手段，單獨的一個個發射電子，或者使用弱光源，每次只讓一個光子或者電子等（粒子）通過裝置。
實驗裝置用微小粒子探測器代替屏幕，可對到達的單電子或者光子進行標記。這種單粒子雙縫實驗效果如圖所示。
（單粒子實驗以福特著的《量子世界》為基礎資料整理）這種單粒子雙縫實驗揭示了量子物理奇異性。在此實驗實現之前，玻爾與愛因斯曾經為此爭論了幾十年。後來隨著電子技術和探測器技術的發展，這一實驗得以實現，並震驚了所有人，無論他是否是科學家。
這一實驗過程是，將電子或者光子一個個向雙縫發射，電子（光子）也將在探測器陣列中某一隨機點顯示。一直持續下去，一個電子（光子）接一個電子（光子）地發射。一開始看起來是隨機的，但是發射幾十個上百個電子（光子）之後，將開始出現新的現象，大部分電子（光子）的著陸點正是波動理論所預言的幹涉加強處（這些著陸點大部分處在擋板的「陰影」處）。
少數電子（光子）出現在波動理論預言的幹涉部分相消處，波動理論預言的幹涉完全相消處則沒有光子到達。隨著持續不斷，成千上萬的光子通過裝置後，探測器陣列上將會出現清晰的明暗條紋，與波動理論預設的完全一致。
非常奇怪，人們產生了質疑：是什麼導致了這種現象？這個看起來是隨機且無法預測的電子或者光子實驗，一個個單獨發射，但是結果卻出現了清晰簡單的與光波一樣的圖樣。人們想問：單獨的量子（電子或光子）到底是通過哪個狹縫？量子如何「知道」哪裡適合著陸，哪裡不適合著陸？是什麼決定著量子最後選擇哪個著陸點呢？為什麼就兩個量子來說，在理論上是全部相同，但是行為上卻並不完全相同，不能同時著陸一點呢？
與觀測結果和量子理論以及一系列實驗相符合的唯一解釋是，每個單獨的量子從粒子源出發到探測器的過程像波一樣運動，每個量子同時通過兩個縫，量子產生於一點，探測時也是一點，從量子產生到被探測到之間，它的行為像波，這就是波粒二象性的本質。此外，概率在這一圖像中出現了，量子並不知道在哪裡著陸，它只知道在不同點著陸的概率，波動理論預言的幹涉相長處概率大，波動理論預言的幹涉相消處概率小。在這裡單個量子同時通過兩個縫會發生衍射並且會發生幹涉，觀測者無論什麼時候看一個量子（也就是說探測器，或者你眼睛的視網膜實際記錄的光子），它都是一個點。你不看的時候，它就會鬼使神差地像經典理論中的電磁波一樣成為波在空間中傳播。
當然有條件者，完全可以控制一下節奏，用變化的節奏一個個單獨發射這些粒子，看他們的幹涉條紋是否與上述結果一樣。
歷史求和
在宏觀物理學領域每個物質都有一個明確的痕跡，但是在量子世界裡每個粒子沒有明確的路徑，著名的物理學家費恩曼於是退出歷史求和的概念。微觀量子世界，從粒子源到屏幕不是沒有路徑，而是意味著每條路徑。
這就是量子世界與宏觀牛頓物理世界的區別。這意味著粒子在雙縫實驗中，可能通過第一道縫隙，然後又穿過第二道縫隙；或者只通過其中一條路徑；或者粒子去了廣東的一個飯店，回來之前然後又去了南極；或者從地球A穿越B火星、宇宙、再返回。這就解釋了如何知道粒子穿越了哪條縫隙。如果只開放一條路徑，粒子就穿越這條縫隙，如果開放兩條路徑，粒子就會兩條路徑都穿越，然後產生幹涉。同時地球A到火星B的粒子路徑也是多樣的。這聽起來非常奇怪，但是目前來看這就是最合理的解釋。
延遲選擇
提出黑洞、量子泡沫、真子等很多重要概念的著名物理學惠勒為了檢測到量子世界裡不可思議的特性，通過一個戲劇化的思維實驗指出：我們可以「延遲」光子的這一決定，使得它在已經實際通過了雙縫屏幕之後，再來選擇究竟是通過了一條縫還是兩條！
以上種種詭異的量子行為確實是個奇怪的現象。用愛因斯坦的話說，這太詭異了，但這卻是事實。所以物理學家費恩曼說：「我可以有把握地說，沒人能夠理解量子力學。」
有些物理學家認為雙縫實驗太令人混亂了（你越思考，頭腦就越混亂——尼爾斯·玻爾語），以至於他們認為儘管量子力學取得了無數成功，且從未失敗，但仍舊是不完備的，他們相信在二十一世紀的某個時候——無論是下一年還是從現在起五十年以後——將會出現新的理論（一種能夠包含量子理論，並且能對量子理論的成功進行解釋的理論），但是新理論必須更具「遠見卓識」。即便是不被雙縫實驗表現出的古怪所困惑的物理學家，也都傾向於認為量子力學的某種內在因素尚待出現。
愛因斯坦一直相信自己的判斷，就是說如果量子力學如果是完備的，那麼就可以通過量子力學及其方程解讀出「真實圖景」，擁有因果關係。哥本哈根派玻爾卻認為，如果我們是透過一塊黑色玻璃觀察的世界，那麼我們觀測的就是世界的「真實」。這體現了當時有局限的實驗條件下，兩大學派對於物理的哲學態度。前者要繼續深挖探索，後者認為夠了。
玻姆的理論其實更像是愛因斯坦觀點的繼承與延續，他認為：目前量子力學之所以是一個統計理論，是因為存在還未發現不被人所探索到的隱變量，這種隱秘關係也涉及到生命意識問題。如果能找出決定個別體系定律的隱變量，就可以準確地預測微觀現象每一次測量的結果，而不只是出現的機率。
也就是說，如果發現隱變量，那麼因果律還是存在的。
總結：愛因斯坦為了尋找因果關係，把後半生精力都用在尋找大統一理論中來，現代物理學實驗證明，電子能夠再次分裂，也能夠同時測到量子的兩種狀態，而按著新宇宙模型——圓轉聚合的物理模型，量子世界必然存在更深層的粒子關係，沒有絕對的真空，影響量子的因素就在更深層量子中。電子、光、夸克等可能有其他更深層粒子組成的，也可能有其他機理。量子世界必然存在著更深層的背景關係，這種背景關係與宏觀宇宙也是關聯的，只是現代科學由於工具有限很難實驗發現。
而量子求和認為，因為測不準機率問題，量子軌跡無所不在，其軌跡漫步於宇宙空間，這種認識也許存在著問題，量子能夠激發更深層、微觀、快速的粒子做出反應，但是單個量子本身影響範圍應該是有限的。也許這會在以後的實驗中發現，當電子射向中間有縫隙的屏幕的時候，電子就開始激發深層粒子的反應，這會影響其途徑，量子能夠激發運動過程中的周圍更微觀粒子環境及其反應。