Een theorie van materie en straling, ontwikkeld in haar essentials meestal tussen 1900 en 1930, onderscheiden van de klassieke theorie (of klassieke mechanica, Newtoniaanse mechanica) in twee belangrijke opzichten: zijn en indeterminisme. Volgens de klassieke theorie, meetbare fysieke variabelen zoals energie en impuls een continue reeks van waarden; volgens kwantumtheorie kunnen hebben, deze variabelen kan hebben echter alleen een discrete verzameling van waarden (en vandaar wordt gezegd dat worden gekwantiseerde). De dynamische wetten van klassieke theorie zijn deterministische: gezien de exacte initiële toestand van een systeem, zijn toekomstige staat is in principe precies bepaald door dynamische wetten. Quantumtheorie is inherent probabilistische: zijn dynamische wetten opleveren alleen de waarschijnlijkheid dat bepaalde discrete waarden voor fysieke variabelen voor een ensemble van ook bereid systemen zal worden gemeten. Zie energie niveau, foton.