در اوایل قرن نوزدهم، موفقیت نظریه های علمی، مارکی دو لاپلاس را متقاعد ساخته بود که جهان به طور دربست از جبر علمی پیروی می کند. وی معتقد بود اگر وضعیت جهان در لحضه ای معین از زمان کاملا معلوم باشد، می توان وضعیت آن را در زمانهای بعدی نیز به راحتی با قوانین علمی پیش بینی نمود. به طور مثال اگر وضعیت خورشید و سایر سیارات منظومه شمسی را در زمانی معین داشته باشیم می توانیم وضعیت منظومه شمسی را در هر زمان دلخواه توسط قوانین گرانش نیوتون پیش بینی کنیم. این مسئله در مکانیک کلاسیک کاملا بدیهی به نظر می رسد و می توان آن را به راحتی اثبات نمود. اما لاپلاس از این هم فراتر رفت و گفت این مسئله برای تمامی پدیده ها از جمله رفتار بشر صادق است و قوانین مشابهی وجود دارد که تمام پدیده های جهان را پیش بینی می کند.
با اینکه این مطلب با مخالفت بسیاری از افراد که می پنداشتند این دیدگاه به آزادی خداوند در دخالت در امور جهان خدشه وارد می کند، اما تا اوایل قرن حاظر این فرض، تنها فرض مورد قبول اهل علم باقی ماند. یکی از نخستین نشانه های سست بودن این باور کارهای دانشمندان انگلیسی، لرد ریلی و سر جیمز جینز بود. آنها با ارائه قانون مشهور خود (قانون ریلی جینز)، نشان دادند که یک جسم داغ مثل یک ستاره باید به طور نا متناهی انرژی تابش کند. برای نمونه یک جسم داغ باید همان مقدار انرژی در قالب امواج با بسامدهای یک و دو ملیون ملیون موج در ثانیه تابش کند که در قالب امواج با بسامدهای دو و سه ملیون ملیون موج در ثانیه تشعشع می کند. از آنجا که تعداد امواج تابش شده در ثانیه نامحدود است، میزان انرژی تابشی نیز نا متناهی خواهد بود.
برای اجتناب از این نتیجه مضحک، دانشمند آلمانی ماکس پلانک در سال 1900 اظهار داشت که
امواج الکترو مغناطیسی می توانند به میزان دلخواهی گسیل شوند اما این گسیل در بسته های معینی بنام کوانتوم انجام می پذیرد. به علاوه هر کوانتوم مقدار معینی انرژی داراست که رابطه مستقیمی با بسامد موج دارد ( E=hn). بنابراین در فرکانسها بالا گسیل یک کوانتوم منفرد انرژی بیشتری نیاز دارد. از این رو تابش در بسامدهای بالا کاهش می یابد و میزان انرژی ای که جسم از دست می دهد، مقداری معین و متناهی می شود.
در سال 1926 دانشمند آلمانی دیگری بنام ورنر
هایزنبرگ، با استفاده از فرضیه
پلانک، اصل معروف خود را بنام اصل عدم قطعیت تدوین نمود. برای پیش بینی وضعیت بعدی یک جسم باید وضعیت و سرعت کنونی آن را اندازه گیری نماییم. بدیهی است برای محاسبه باید ذره را در پرتو نور مورد مطالعه قرار دهیم. برخی از امواج نور توسط ذره پراکنده خواهند شد و در نتیجه وضعیت ذره مشخص می شود. اما دقت اندازه گیری وضعیت یک ذره به ناگزیر از فاصله بین تاجهای متوالی نور کمتر است. برای تعیین دقیق وضعیت ذره باید از نوری با طول موج کوتاه استفاده نمود اما بنا بر فرض کوانتوم پلانک نمی توانیم هرقدر که دلمان خواست مقدار نور را کم کنیم می توانیم حد اقل از یک کوانتوم نور استفاده کنیم. این کوانتوم ذره را متأثر خواهد ساخت و به طور پیش بینی ناپذیری سرعت آن را تغییر خواهد داد. از طرف دیگر برای آنکه بتوانیم وضعیت ذره را دقیقتر محاسبه نماییم باید از نوری با طول موج کوتاهتر استفاده نماییم و در این صورت انرژی هر کوانتوم نور افزایش یافته و سرعت ذره بیشتر دستخوش تغییر خواهد شد. و این بدان معنااست که هرچه بخواهیم مکان ذره را دقیق تر اندازه بگیریم دقت اندازه گیری سرعت آن کمتر می شود و بالعکس. هایزنبرگ نشان داد عدم قطعیت در اندازه گیری مکان ذره ضرب در عدم قطعیت در سرعت آن ضرب در جرم ذره نمی تواند از عدد معینی که به ثابت پلانک معروف است کمتر شود. همچنین این حد به راه و رش اندازه گیری وضعیت و سرعت ذره بستگی نداشته و مستقل از جرم ذره است.
اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، خاصیت بنیادین و گریز ناپذیر جهان است.
این اصل مهر پایانی بود بر نظریه لاپلاس. تنها در صورتی که مشاهده جهان به صورتی باشد که در آن اختلالی ایجاد نکرده و وضع فعلی آن را تغییر ندهد، می توانیم امیدوار باشیم که اصل عدم قطعیت راه ما را برای شناختن رویدادهای آینده سد نخواهد کرد. که البته این امر کاملا غیر ممکن است زیرا تنها ابزار شناسایی ما امواج می باشند. اما هنوز می توان تصور کرد که مجموعه ای از قانونها وجود دارد که برای موجودات ماوراء طبیعی ای که می توانند بدون استفاده از امواج، جهان را مشاهده کنند، چند و چون رویدادها را به طور کامل تعیین می کند. با این حال مدلهای اینچنینی از جهان، چندان دردی از ما موجودات فانی و معمولی این دنیا دوا نمی کند. بهتر است به اصل صرفه جویی که به تیغ اکام مشهور است پایبند باشیم و همه جنبه های نظریه را که مشاهده پذیر نیست را کنار بگذاریم.
