相對論和量子力學的提出，是20世紀物理學兩個劃時代的里程碑！愛因斯坦提出的狹義相對論，改變了牛頓力學中的絕對時空觀，指明瞭牛頓力學的適應範圍，即僅適用於當速度遠小於光速的運動。量子力學則涉及物質運動形式和規律的根本變革。20世紀的經典物理學（經典力學、電動力學、熱力學與統計物理學等）只適用於一般宏觀條件下的物理運動，而在微觀世界中以及部分宏觀現象（低溫下的超導、超流等），則只在量子力學的基礎上才能說明。量子力學解釋了極為廣泛的自然現象，如物體為什麼有導體、半導體和絕緣體之分？元素週期表的本質是什麼？原子與原子怎樣結合成分子？

19世紀末期，物理學家中普遍存在一種樂觀情緒，認為複雜紛繁的物理現象本質已經認識完成，他們陶醉於17世紀建立起來的力學體系，19世紀建立起來的電動力學以及熱力學和統計學。1871年麥克斯韋在劍橋大學就職演說中提到：在幾年中，所有重要的物理常數將被近似估算出來……，給科學界人士留下來的只是提高這些常數的觀測值和精度（粘滯性，彈性，電導率，熱導率，膨脹係數，折射係數，熱彈係數等）。然而，自然科學的不斷髮展和進步使物理學家敏銳地觀察到經典力學潛伏的危機：1.電動力學中的以太，當時認為電磁依託於一種固態介質-以太。電磁場描述的是以太應力，但是，為什麼天體能在無摩擦地與固態的以太中穿行？為什麼無法測出稱為固態物質的以太的速度？2.物體的比熱，為什麼觀測到的物體比熱總是低於經典統計物理學中能量均分定理給出的值？

由此，量子力學應運而生！