不确定的宇宙
对能量（以及光）量子化特性的认知只是现代量子力学革命的开端。但直到20世纪20年代，薛定谔（Schr?dinger）和海森堡（Heisenberg）的研究工作才最终阐明了光的波粒二相性。在这之前的那些年中，光子虽然被认为是存在的，但是无法将其与光的波动性协调起来。20世纪20年代建立在波动力学上的量子物理理论出现了。在薛定谔的量子理论中，所有系统的特性都用一个波函数（常称为ψ）来描述，ψ随着一个方程演化，这个方程被称为薛定谔方程。波函数ψ依赖于时间和空间。薛定谔方程描述了波在时间和空间的波动。
但光的粒子性又是怎样的呢？答案是量子波函数不能描述电磁波一类的波，这类波被认为是存在于空间某一点随时间波动的物理实体。量子波函数描述的是一种“概率波”。量子理论认为，在整个体系中唯一已知的是波函数：在特定的时刻我们不能确切地知道粒子的位置，而仅能推断其出现在某个位置的概率。
波粒二相性的一个重要方面是测不准原理。在物理学中有许多地方都会用到它，但是最简单的应用是关于粒子的位置和速度。海森堡的测不准原理称我们不能知道彼此独立的某个粒子的位置和速度。位置知道得越清楚，对速度就越不了解，反之亦然。如果能确切地知道其位置，则其速度就完全不可知了。如果精确地知道它的速度，该粒子就无法定位。这个原理是定量的，不仅适用于位置和动量，也适用于能量和时间以及其他的共轭变量对。
真空可以产生短暂存在的粒子，这些粒子在不确定性原理控制的时标上时而存在，时而消失，这是能量－时间不确定性原理的重要结果。这就是粒子物理学家期望真空拥有能量的原因。换言之，应该有一个宇宙学常数。唯一的问题是不知道怎样计算它。目前对它的最好假设也太大，超过100阶的量级。但是宇宙不确定性的思想已经取得了非常显著的成功；它被认为是小的原始密度扰动存在的原因，这些扰动正是宇宙结构形成的开始。
根据牛顿物理学，宇宙的运动是确定的，如果在一个给定的时间，我们知道一个系统中所有粒子的位置和速度，我们就能预测这些粒子在后续时间的表现。在量子力学中这一切都变了，因为粒子行为的不可预测性原则是量子力学理论的基本组成部分，所有的推导都需要借助于概率的计算。
对这种概率方法的解释引起了相当大的争论。例如，在一个系统中一束粒子射向两个相邻的狭缝。因为“概率波”穿过两个狭缝，对应这种情况的波函数ψ显示了一个干涉图案。如果粒子束功率足够大，它所含的光子数目也很大。统计上讲，光子应该按照波函数规定的概率落在狭缝后面的屏幕上。由于狭缝造成了一个干涉图案，屏幕将显示出复杂的亮暗带，波的相位有时叠加，有时抵消。这是似乎是合理的，假设我们降低粒子束的功率，可以在任意时刻只让一个光子通过狭缝。每个光子的到达都可以在屏幕上检测到。在足够长的时间内做这个实验，在屏幕上就得到一个图案。尽管每次只有一个光子穿过这套装置，屏幕仍会显示干涉条纹的图案。在某种意义上，每个光子必须在离开光源的时候变成波，穿过两个狭缝发生干涉，然后又变回光子，停留在屏幕上一个确定的位子。
那么这是怎么回事呢？很明显，每个光子都停在了屏幕的一个特定位置。此时我们知道光子的位置是确定的。这个粒子的波函数在此刻做了什么呢？按照所谓的哥本哈根解释，波函数收缩并集中到一个点。不管何时做这个实验，这种情况都会发生，而且可得到确定的结果。但是在结果出现之前性质是不确定的：光子确实不知道要通过哪个狭缝，它处于一个“混合”状态。测量活动改变了波函数，也因此改变了现实。这使许多人开始揣测我们的意识和量子“现实”之间的相互作用。是意识引起了波函数收缩吗？
“薛定谔的猫”佯谬对这个难题作了著名阐述。想象在一个封闭的房间里有一只猫，房间里还有一瓶毒药。瓶子安在一个设备上，当量子事件出现时，如一堆放射性物质发射一个α粒子，该设备会将瓶子打碎而毒死猫。如果瓶子碎了，猫立即就会死去。大多数人会认为在一特定的时刻猫或者活着，或者死去。如果严格地按照哥本哈根的解释，猫在某种程度上同时处在这两种状态：猫的波函数将两种状态重叠。只有当房间打开且猫的状态被“测量”，猫才“变成”活的或者死的。
另一种解释是，在测量进行的时候没有产生任何物理变化，只是观测者知识状态发生了改变。如果断言波函数ψ代表观测者的知识的而不是真实的现实，当已知粒子处在确定的状态时，改变波函数则是没有问题的。这种观点代表了量子力学的一种解释，在某级状态下事物是可以确定的，我们只是没有足够的知识去预测。
还有一种观点是多世界解释。它认为在实验进行的每个时刻（即一个光子穿过狭缝装置的每个时刻）原来的世界变成两个：在一个宇宙中光子穿过左边的狭缝，而在另一宇宙中光子穿过右边的狭缝。如果每个光子都是这样，实验结束会有大量平行的宇宙。在整套实验中包含了所有可能实验产生的所有可能的结果。在讨论平行宇宙之前，让我们重新回顾一下这个故事的线索。
