หลักการและทฤษฎีทางฟิสิกส์พื้นฐานของฟิสิกส์สมัยใหม่ (modern physics) ร่วมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ
โดยฟิสิกส์ควอนตัมอยู่บนพื้นฐานของกลศาสตร์เชิงคลื่น (wave mechanics) ซึ่งอธิบายปริมาณที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ
หรืออนุภาค เช่น โมเมนตัม ด้วยความน่าจะเป็นในการวัดค่าปริมาณดังกล่าวได้ที่ตำแหน่งและเวลาต่าง ๆ
เปรียบเทียบได้กับการแผ่กระจายของ "คลื่นของความน่าจะเป็นที่จะพบอนุภาค" หรือ "ฟังก์ชันคลื่น (wave function)"
ที่ตำแหน่งและเวลาต่าง ๆ จากสมการชเรอดิงเงอร์ (SchrÖdinger equation) สอดคล้องกับสภาพของระบบที่จะแสดงสมบัติของคลื่น
หรือจะแสดงสมบัติของอนุภาค ที่เรียกว่า ทวิภาวะของคลื่นและอนุภาค (wave-particle duality) เป็นผลให้ค่าของบางปริมาณที่วัดได้
เกิดความไม่ต่อเนื่อง (quantization) นอกจากนั้นยังเป็นผลให้ ค่าของบางปริมาณที่วัดได้เกิดความไม่แน่นอน
เมื่อทราบค่าที่แน่นอนของบางปริมาณ เรียกว่า หลักความไม่แน่นอน (uncertainty principle) เช่น เราไม่สามารถวัดค่าที่แน่นอนของโมเมนตัมของอนุภาคได้
เมื่อเราทราบค่าที่แน่นอนของตำแหน่งของอนุภาค (และในทางกลับกัน) ซึ่งหลักการและทฤษฎีนี้สามารถอธิบายระบบที่มีขนาดเล็กกว่าอะตอมได้ถูกต้อง