Повна, дивна історія квантового світу занадто велика для однієї статті, але період від 1905 року, коли Ейнштейн вперше опублікував своє рішення фотоелектричної головоломки, до 1960-х років, коли повний, добре перевірений, суворий і шалено складна квантова теорія субатомного світу нарешті з’явилася, це цілком історія.
Ця квантова теорія забезпечить своїм власним повним і повним переглядом нашого розуміння світла. У квантовій картині субатомного світу те, що ми називаємо електромагнітною силою, насправді є продуктом незліченних мікроскопічних взаємодій, роботи неподільних фотонів, які взаємодіють таємничими способами. Як і в буквальному сенсі таємничий. Квантова структура не дає уявлення про те, як насправді відбуваються субатомні взаємодії. Натомість він просто дає нам математичний інструментарій для розрахунку прогнозів. І хоча ми можемо відповісти на питання про те, як насправді працюють фотони, лише знизавши плечима, ми принаймні маємо певну силу прогнозування, яка допомагає заспокоїти біль квантової незрозумілості.
У квантовій механіці займатися фізикою, тобто використовувати математичні моделі для прогнозування для перевірки експерименту, досить важко. І це через той простий факт, що квантові правила не є звичайними правилами, і що в субатомному царстві всі ставки не враховані.
Взаємодії та процеси на субатомному рівні не керуються передбачуваністю та надійністю макроскопічних процесів. У макроскопічному світі все має сенс (головним чином тому, що ми еволюціонували, щоб зрозуміти світ, у якому живемо). Я можу кинути м’яч дитині стільки разів, щоб її мозок міг швидко вловити надійну схему: м’яч покидає мою руку, м’яч йде по дузі, м’яч рухається вперед і зрештою падає на землю. Звичайно, існують варіанти залежно від швидкості, кута й вітру, але основна суть підкинутого м’яча завжди однакова.
Це не так у квантовому світі, де ідеальне передбачення неможливо, а надійних тверджень бракує. У субатомних масштабах імовірності правлять днем — неможливо точно сказати, що будь-яка дана частинка зробить у будь-який момент. І ця відсутність передбачуваності та надійності спочатку викликала занепокоєння, а потім викликала огиду Ейнштейна, який зрештою залишив квантовий світ позаду, лише похитавши головою з жалем, дивлячись на помилкову роботу своїх колег. І тому він продовжив свою працю, намагаючись знайти єдиний підхід до об’єднання двох відомих сил природи, електромагнетизму та гравітації, з підкреслено не квантовою структурою.
Коли в 1930-х роках для пояснення глибинної роботи атомних ядер було вперше запропоновано дві нові сили — сильну та слабку ядерні сили, відповідно, — це не зупинило Ейнштейна. Як тільки електромагнетизм і гравітація були успішно об’єднані, не знадобилося б багато додаткових зусиль для роботи в нових силах природи. Тим часом його сучасники, які прихилялися до квантової теорії, із задоволенням сприйняли нові сили, зрештою об’єднавши їх у квантовий світогляд і структуру.
До кінця життя Ейнштейна квантова механіка могла описати три сили природи, тоді як гравітація була окремою, а його загальна теорія відносності стала пам’ятником його інтелекту та творчості.