La mecánica cuántica es generalmente considerada como la teoría física que es nuestro mejor candidato para una descripción fundamental y universal del mundo físico. El marco conceptual empleado por esta teoría difiere drásticamente del de la física clásica. De hecho, la transición de la física clásica a la física cuántica marca una revolución genuina en nuestra comprensión del mundo físico.
Un aspecto sorprendente de la diferencia entre la física clásica y la física cuántica es que, mientras que la mecánica clásica presupone que se pueden asignar valores simultáneos exactos a todas las cantidades físicas, la mecánica cuántica niega esta posibilidad, siendo el primer ejemplo la posición y el momento de una partícula. Según la mecánica cuántica, cuanto más precisa sea la posición (momento) de una partícula, menos exactamente se puede decir cuál es su momento (posición). Este es (una formulación simplista y preliminar de) el principio de incertidumbre mecánica cuántica para la posición y el momento. El principio de incertidumbre jugó un papel importante en muchas discusiones sobre las implicaciones filosóficas de la mecánica cuántica, en particular en las discusiones sobre la consistencia de la llamada interpretación de Copenhague.
Esto no debería sugerir que el principio de incertidumbre es el único aspecto de la diferencia conceptual entre la física clásica y la física cuántica: las implicaciones de la mecánica cuántica para nociones como (no) localidad, entrelazamiento e identidad no causan menos estragos en las intuiciones clásicas. Cuanto más precisa sea la medida de la posición de una “partícula”, más imprecisa será la medida de su momento lineal (el producto de su velocidad por su masa), y viceversa. Posiblemente ésta sea la versión más popular del principio de incertidumbre o indeterminación de Heisenberg, quien descubrió que ésta era una de las consecuencias directas de la formulación o representación matricial de la mecánica cuántica, desarrollada por él mismo, Kramers, Born y Jordan en 1925. Formalmente, se expresa mediante la desigualdad donde ∆𝑥 y ∆𝑝𝑥 cuantifican, respectivamente, las incertidumbres asociadas a la medida de la posición y el momento de la partícula, y h = 6.62607 ∙ 10-34 J∙s es una constante física universal definida por Planck como el quantum de acción (Wirkungsquantum). Físicamente, la presencia de esta constante tiene como consecuencia la imposición de una limitación intrínseca a nuestro conocimiento y concepción del mundo cuántico, algo bastante alejado de la percepción que tenemos de los objetos cotidianos.
El concepto de quantum fue introducido por Planck cuando buscaba una explicación para el espectro de la radiación que emite o absorbe un cuerpo negro, un problema que habían intentado resolver sin éxito eminentes físicos ya en el siglo XIX, como Rayleigh, Jeans o Wien a partir de la física conocida en ese momento, en particular, la teoría del electromagnetismo de Maxwell. A diferencia de ellos, Planck planteó la posibilidad de que la transferencia de energía desde un sistema a otro no se transmitiese de forma continua (es decir, no se puede transferir cualquier cantidad de energía), sino discreta, en forma de “paquetes” idénticos de un determinado tamaño a los que denominó quanta de energía.