1 量子理论的建立——波动力学、矩阵力学
幸运的是，当时科学家并没有着手研究原子弹，他们着手弄清电子的古怪表现，电子有时候像粒子，有时候像波，这种难以置信的双重人格，让物理学遇到了前所未有的瓶颈。
再往后的十年，物理学出现了乱流，提出了很多相互矛盾的假设，路易维克多徳布罗意亲王发现如果把电子当成粒子的话，电子的某些反常行为就会消失。
于是物理学有了两种理论，他们基于相互冲突的假设，却得出了相同的结果。
这一发现引起了奥地利人薛定谔的注意，他设计了一种容易理解的理论，叫波动力学。几乎同时，德国物理学家维尔纳海森堡提出了一种对立的理论，叫矩阵力学。这种理论涉及复杂的数学，连海瑟堡也表示矩阵让人难以弄懂。尽管如此，这个理论非常管用，它能解释薛定谔的波动力学里一些无法解释的问题。
2 海森堡的测不准原理
1926年海瑟堡想出了一个折中的办法，提出了一种被称为量子力学的新理论。该理论的核心是“海森堡测不准原理”。它认为电子是一种粒子，是一种可以用波来描述的粒子，我们可以知道电子穿越空间所经过的路径，我们也可以知道电子在某个特定时刻的位置，但是我们无法两者同时都知道。这是宇宙不可改变的特性。
你永远无法预测电子在任何特定的位置。电子在被观察到之前，你非得认为电子“哪里都有，而又哪里都没有。”电子并不像行星绕太阳那样绕着原子核飞速转动，而更像一朵没有固定形状的云。实质上，电子云只是个统计概率的地带，便是电子只是在概率少的情况下才通过这个范围。电子云不像你见过的任何东西。
小东西的表现，根本不像大东西的表现。在那个世界里，电子可以从一个轨道跳到另一个轨道，而又不经过中间的任何空间，物质突然从无到有。
3 泡利不相容原理
某些成双结对的亚原子粒子，即使被分开很远的距离，一方马上会“知道”另一方的情况。粒子有个特性，叫作自旋，根据量子理论，你已确定一个粒子的自旋，那个姐妹粒子马上以相反的方向、相同速度开始自旋，无论他在多远的地方。
这个现象在1997年得到了证实，瑞士日内瓦大学的物理学家把两个光子朝相反方向发送到相隔11公里的位置，结果表明，只要干扰其中一个，另一个马上做出反应。
4 薛定谔的猫
问题不是它是否荒唐，而是它足不足够荒唐。为了说明量子世界那无法用直觉体会的性质，薛定谔提出了一个著名的著名思想实验：假设把猫儿放进一只箱子，同时放进一个反射性物质的原子，连着一小瓶氢氰酸。要是粒子在一个小时内发生衰变，他就会启动一种装置，把瓶子击破，使猫中毒。否则，猫就会活着。
我们无法知道，我们只能同时认为猫百分之几或者，又百分之几死了。你无法确切的预知未来的事情，要是你连宇宙的现状都无法确切测定的话。
5 天才爱因斯坦的见解
虽然是爱因斯坦的论文解释波粒二象性的，但是他的内心还是很不喜欢量子理论的，上帝不完骰子。爱因斯坦无法忍受：上帝创造了一个宇宙，而里面的有些事情却永远无法知道。关于超距作用的见解——一个粒子可以在几万亿公里以外立即影响另一个粒子——完全违反了狭义相对论。
什么也超不过光速，而物理学家们却坚持认为，在亚原子的层面上，信息是可以以某种方法办到。至今也没有谁弄清楚粒子是如何办到这件事的。
解释世界需要两套理论，小世界的量子理论和用来解释外面大宇宙的相对论。相对论很好的解释了行星为什么绕太阳转动，星系为什么容易聚集在一起，却无法解释粒子的现象。
为了解释什么把原子聚在一起，20世纪30年代发现了强核力和弱核力。强核力把原子捆扎一起，是将质子拢在原子核里；弱核力从事各种工作，主要与控制某种发射衰变的速率有关。
6 强核力、弱核力
弱核力尽管叫作弱核力，但它比万有引力要强一万亿亿亿倍，强核力比这还要强，但它的影响只传到极小的距离。强核力的影响只能传到原子直径的大约十万分之一的地方。这就是原子核的体积如此之小、密度如此之大的原因：强核力无法抓住所有质子。
最后物理学有了两套规律，一套用来解释小世界，一套用来解释大世界。爱神在余生都在研究一种“大一统的理论”，他的一些同时认为他浪费了他的后半生。
量子理论还没完善的时候，在实验上已经取得了实质上的进展了。1945年8月，在日本上空爆炸了两颗原子弹，就在人们以为就要征服原子的时候，事情开始变得复杂了。
