La même particule se comporte différemment selon qu'on l'observe ou non. C'est l'un des paradoxes les plus profonds de la physique.
En 1801, Thomas Young fait passer de la lumière à travers deux fentes parallèles. Sur l'écran, il n'observe pas deux bandes lumineuses mais une alternance de franges claires et sombres : la signature d'une onde qui interfère avec elle-même. Au XXe siècle, l'expérience est refaite avec des électrons envoyés un par un. Chaque électron laisse un impact unique, comme une particule, mais l'accumulation des impacts dessine peu à peu la même figure d'interférence, comme une onde.
Si l'on place un détecteur pour savoir par quelle fente passe chaque particule, les franges disparaissent et l'on retrouve deux bandes, comme avec des billes. Ce n'est pas la conscience d'un observateur qui agit : c'est l'interaction physique avec l'appareil de mesure. Dès que l'information « par quel chemin » existe quelque part, les deux possibilités ne peuvent plus interférer.
En 1924, Louis de Broglie propose que toute particule possède une longueur d'onde, λ = h/p, où h est la constante de Planck et p la quantité de mouvement. Lumière et matière ne sont ni des ondes ni des particules au sens classique : ce sont des objets quantiques qui montrent l'un ou l'autre aspect selon la manière dont on les interroge.