Sin embargo, a finales del siglo XIX y principios del XX, el desarrollo de la mecánica cuántica reveló que el mundo de los átomos y las partículas subatómicas no es tan simple como parece. La mecánica cuántica describe el comportamiento de la materia a escalas muy pequeñas y muestra que las partículas pueden exhibir propiedades tanto de partículas como de ondas. Esto ha llevado al desarrollo de nuevas teorías sobre la naturaleza de la materia, como la idea de la dualidad onda-partícula.
Según la dualidad onda-partícula, las partículas pueden describirse como ondas y partículas, dependiendo de la configuración experimental. En algunos experimentos, las partículas se comportan como ondas y presentan fenómenos como interferencia y difracción. En otros experimentos, las partículas se comportan como partículas, como cuando chocan entre sí o con otros objetos.
Entonces, en cierto modo, la materia puede ser tanto bits separados (partículas) como continuos (ondas), dependiendo del contexto experimental. A escalas muy pequeñas, la materia se comporta de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, lo que le permite exhibir propiedades tanto de partículas como de ondas. Sin embargo, a escalas mayores, la materia parece estar formada por fragmentos distintos, como predice la física clásica.