El término mecánica cuántica (QM) generalmente se refiere a una formulación matemática de la teoría cuántica. A menudo describe y predice el movimiento y el comportamiento de las partículas en los niveles atómico y subatómico. Estos incluyen partículas como átomos, electrones, protones y fotones. Según QM, el comportamiento y el movimiento de las partículas a estos niveles microscópicos son contraintuitivos, y difieren radicalmente de cualquier cosa que se observe en la vida cotidiana. Esto requiere una teoría como la mecánica cuántica para explicar mejor este mundo diferente.
En el mundo macroscópico, suelen existir dos tipos de fenómenos que los científicos clasifican: partículas y ondas. Se puede pensar que las partículas están localizadas y transportan masa y energía en sus movimientos. Las ondas son un tipo de fenómeno que nunca se localiza y no tiene masa, pero que sin embargo transporta energía. Las partículas del micromundo que se examinan en mecánica cuántica son diferentes de las del macromundo, porque en determinadas situaciones, las partículas pueden actuar como ondas, mientras que, a la inversa, las ondas pueden actuar como partículas. Según QM, esto significaría que a nivel cuántico una manzana podría comportarse como una onda, mientras que una onda podría comportarse como una manzana.
La mecánica cuántica utiliza la unidad cuántica para asignar y medir aproximadamente cantidades de las propiedades físicas de estas partículas. Las partículas generalmente se miden considerando la función de onda registrada en el momento de la medición. Sin embargo, debido a que las partículas pueden comportarse como ondas, la ubicación simultánea o la velocidad de una partícula nunca se puede determinar por completo.
Este aparente acertijo se conoce como el principio de incertidumbre de Heisenburg, que en otras palabras establece que la posición y el momento no se pueden medir exactamente de forma simultánea. Esto no se debe exclusivamente a que existan limitaciones en el equipo o la capacidad de medición, sino a que se cree que esta incertidumbre es inherente a las propias partículas. Por tanto, la mecánica cuántica es una teoría matemática que intenta calcular probabilidades según la función de onda.
Muchos científicos no están de acuerdo con los postulados de QM. Albert Einstein era un científico que a veces criticaba la teoría cuántica, ya que entraba en conflicto con su propia teoría. Por tanto, uno de los mayores problemas de la física contemporánea es crear una teoría que unificaría las ideas de la mecánica cuántica con las de la teoría general de la relatividad de Einstein. Físicos como Julian Barbour han propuesto algunas soluciones innovadoras a este problema, planteando básicamente que si los humanos consideran que el tiempo en sí no existe, no hay obstáculo para unificar la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad.