Terminas kvantinė mechanika (QM) paprastai reiškia matematinę kvantinės teorijos formuluotę. Jis dažnai apibūdina ir numato dalelių judėjimą ir elgesį atominiame ir subatominiame lygmenyse. Tai apima tokias daleles kaip atomai, elektronai, protonai ir fotonai. Anot QM, dalelių elgesys ir judėjimas šiuose mikroskopiniuose lygiuose yra priešingi intuityviams, radikaliai skiriasi nuo visko, kas stebima kasdieniame gyvenime. Tam reikia tokios teorijos kaip kvantinė mechanika, kad būtų galima geriau paaiškinti šį skirtingą pasaulį.
Makroskopiniame pasaulyje mokslininkai paprastai klasifikuoja dviejų tipų reiškinius: daleles ir bangas. Galima manyti, kad dalelės yra lokalizuotos, judėdamas masę ir energiją. Bangos yra reiškinys, kuris niekada nėra lokalizuotas ir neturi masės, tačiau vis tiek neša energiją. Mikropasaulio dalelės, kurios tiriamos kvantinėje mechanikoje, skiriasi nuo makropasaulio dalelių, nes tam tikrose situacijose dalelės gali veikti kaip bangos, o atvirkščiai, bangos gali veikti kaip dalelės. Anot QM, tai reikštų, kad kvantiniame lygmenyje obuolys gali elgtis kaip banga, o banga – kaip obuolys.
Kvantinė mechanika naudoja kvantinį vienetą, kad apytiksliai priskirtų ir išmatuotų šių dalelių fizinių savybių kiekius. Dalelės paprastai matuojamos atsižvelgiant į bangos funkciją, užfiksuotą matavimo metu. Tačiau kadangi dalelės gali elgtis kaip bangos, tuo pačiu metu negalima tiksliai nustatyti dalelės vietos ar greičio.
Šis akivaizdus galvosūkis yra žinomas kaip Heisenburgo neapibrėžtumo principas, kuris, kitaip tariant, teigia, kad padėtis ir impulsas negali būti tiksliai išmatuoti vienu metu. Taip yra ne vien dėl to, kad yra kokių nors matavimo įrangos ar galimybių apribojimų, o dėl to, kad manoma, kad šis neapibrėžtumas būdingas pačioms dalelėms. Todėl kvantinė mechanika yra matematinė teorija, kuri bando apskaičiuoti tikimybes pagal bangų funkciją.
Daugelis mokslininkų nesutinka su QM postulatais. Albertas Einšteinas buvo mokslininkas, kuris kartais kritiškai žiūrėjo į kvantinę teoriją, nes ji prieštarauja jo paties teorijai. Taigi viena didžiausių šiuolaikinės fizikos problemų yra sukurti teoriją, kuri suvienodintų kvantinės mechanikos idėjas su Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos idėjomis. Tokie fizikai kaip Julianas Barbouras pasiūlė keletą naujoviškų šios problemos sprendimų, iš esmės teigdami, kad jei žmonės mano, kad pats laikas neegzistuoja, nėra jokių kliūčių suvienyti kvantinę mechaniką ir reliatyvumo teoriją.