波動是自然界中常見的現象。例如，生活中隨處可見的水波，傳遞聲音的聲波，還有傳遞能量和信息的電磁波等。
粒子在日常生活中更為常見。南方人一日三餐碗中的大米飯是粒子形狀，粘在麵包表面的芝麻是粒子形狀，很多水果的種子都是粒子形狀……我們習慣借用宏觀世界的粒子形狀來理解微觀世界的物質。例如，光、電子、原子之類物質，我們喜歡將他們想像成粒子形狀的東西。雖然人類的大腦雖然具有抽象能力，但要描述或理解事物，必須得藉助日常經驗到的物體形象。
在宏觀世界，事物要麼表現為粒子的形態，要麼表現為波的形態，不可能表現出既是粒子又是波的形態。就像一個物體，不可能既是圓形又是方形。
但在微觀世界，兩種看起相互矛盾的東西，卻可以同時呈現在一起。例如，在雙縫幹涉實驗中，光表現為波態；關掉其中的一個縫隙，光則表現為粒子態。雙縫幹涉實驗表明，光具有粒子和波兩種形態，也可以叫做波粒二象性。
波粒二象性，是指所有的微觀粒子或量子系統，不僅可以部分地以粒子的術語來描述，也可以部分地用波的術語來描述。大家也可以簡單地理解為「在微觀世界，粒子具有波的特性，波也具有粒子的特性」。波粒二象性，是微觀粒子的基本屬性之一。在非觀察的情況下，微觀量子系統處於粒子態和波態的疊加態。
經典的「粒子」概念和「波」概念，無法完整描述量子系統的物理行為。
1905年，愛因斯坦提出光量子假說，成功地解釋了光電效應現象，進一步證明了光是一種粒子。愛因斯坦說：「好像有時我們必須用一套理論，有時候又必須用另一套理論來描述（這些粒子的行為），有時候又必須兩者都用。我們遇到了一類新的困難，這種困難迫使我們要藉助兩種互相矛盾的的觀點來描述現實，兩種觀點單獨是無法完全解釋光的現象的，但是合在一起便可以。」
1924年，德布羅意大膽提出「物質波」假說，認為和光一樣，一切物質都具有波粒二象性。這一假說後來被電子衍射試驗所證實。電子衍射試驗說明電子也是一種粒子。
有意思的是：電子是作為一種假想的粒子而被發現的，後來證明了它也是波；光本來被證明是電磁波的，後來發現它也是粒子。
1929年，奧託·施特恩團隊完成的氫、氦粒子束衍射實驗，演示出原子和分子的波動性質。
1999年，維也納大學研究團隊觀察到C60的衍射。C60是一種由60個碳原子構成的分子，形似足球，又名足球烯。
2003年，維也納研究團隊演示出由108 個原子組成的氟化巴基球分子的波動性，在量子—經典界限附近，觀測到大分子的波動現象。
2013年，科學家通過實驗證實，質量超過10000u的巨型分子，也能發生幹涉現象。
2015年，瑞士洛桑聯邦理工學院科學家成功拍攝出光同時表現波粒二象性的照片。
在日常生活中，人們之所以觀測不到物體的波動性，是因為它們的質量太大，可能發生波動性質的尺寸非常微小，現有儀器幾乎無法觀測得到。
需要提醒一下，對於大分子的波動性，大家不要理解為這些「物質顆粒」的運動軌跡，就像蛇一樣，走彎彎曲曲的波浪線。同樣要像理解電子的波動性一樣，這些「物質顆粒」的波動性，是指它們在某一空間內出現的概率。它們同樣像電子一樣，在同一時刻，可以出現在不同的地方。在非觀測的情況下，它們的位置是一種疊加態，具有不確定性。
記得前段時間，我曾經說過，DNA分子在複製的過程中，會受到「不確定性原理」的影響，從而發生翻譯錯誤。很多朋友表示不同意，認為分子作為一種宏觀物質，不適用於量子力學解釋。今天了解了大分子的衍射實驗，應當轉變一下觀念。
微觀事物的波動性，歸根到底，屬於量子的不確定性。也正是這種不確定性，才導致了基因複製無法做到百分之百準確，於是基因變異造就了五彩繽紛的生命世界。