A kvantum-valószínűtlenségek talán legérdekesebbikére Wolfgang Pauli jött rá 1925-ben. A Pauli-elv (más néven: kizárási elv) szerint egyes atomméret alatti részecske-párok tagjai „tudják”, hogy a másikkal mi történik, még akkor is, ha eltávolodnak egymástól. A részecskék egyik tulajdonsága az úgynevezett perdület vagy spin. A kvantumelmélet szerint, amikor meghatározzuk egy részecske spinjét, a párja, bármilyen messze legyen is, ellenkező irányban, azonos sebességgel kezd el pörögni.
A dolgok annyira felpörögtek, hogy Bohr egy konferencián megjegyezte egy új elméletről, hogy nem az a kérdés, hogy az ötlet őrült-e, hanem hogy elég őrült-e. Hogy a kvantumvilág szabályai mennyire eltérnek a mindennapi életben tapasztaltaktól, Schrödinger egy híressé vált gondolatkísérlettel illusztrálta. Ebben egy feltételezett macskát egy feltételezett dobozba tettek, ahol volt még egy feltételezett radioaktív anyag egy atomja egy fiolányi hidrogén-cianiddal együtt. Ha a részecske egy órán belül lebomlik, egy szerkezet működésbe jön, eltöri a fiolát, a macska pedig elpusztul a mérges gáztól. Ha nem, a macska életben marad. Nem tudjuk, melyik eset fog bekövetkezni, tehát a macskát tudományos értelemben 100%-ban élőnek és 100%-ban kimúltnak kell tekintenünk. Ez viszont azt jelenti, írja Stephen Hawking – és meg tudom érteni, hogy miért hozza lázba ez a gondolat –, hogy hogyan is lehetne „előre jelezni a jövőbeli eseményeket, ha egyszer a világegyetem jelenlegi állapotát sem tudjuk pontosan felmérni!”.
A kvantumelméletet, vagy legalábbis egyes megjelenési formáit sokan nem is szerették különös mivolta miatt. Jó példa erre Einstein. Ez több mint ironikus, mivel ő volt, aki az 1905-ös „csodaévben” megmagyarázta, hogyan lehetséges, hogy a fotonok néha részecske, néha hullám módjára viselkednek, és ez a gondolat már az új fizikához tartozott. „A kvantumelmélet nagyon is tiszteletre méltó”, jegyezte meg udvariasan, de nem szerette. „Soha nem fogom elhinni, hogy Isten kockajátékot játszik velünk.”{Ezt a mondatot általában így idézik. Valójában ezt mondta: „Nem hinném, hogy bepillanthatunk Isten kártyalapjaiba. De hogy Ő kockázna, és »telepátiát« használna… ezt egy pillanatig sem hiszem.”}
Einstein nem tudta elviselni a gondolatot, hogy Isten egy nem teljesen megismerhető világegyetemet teremtett. A távolhatás – hogy egy részecske azonnal hasson egy tőle esetleg több milliárd kilométerre lévő másikra – a speciális relativitáselméletet durván sérti. Semmi nem haladhatja meg a fény sebességét, és ebben a fizikában valahogyan, atomméret alatti szinten – az információ mégis mintha végtelen sebességgel terjedne. (Egyébként még senki nem magyarázta meg a részecskéknek ezt a különleges képességét. A tudósok a problémát úgy hidalják át, hogy – legalábbis Yakir Aharanov szerint – „nem gondolnak rá”.)
A kvantumfizika egy bizonyos fokú rendetlenséget jelentett, ami a fizikában eddig elképzelhetetlen volt. Hirtelen két külön szabályrendszer kellett a világegyetem egészének leírására – a kvantumelmélet a nagyon kicsi világához, a relativitáselmélet a minket körülvevő világegyetemhez. A relativitáselmélet szépen megmutatja, hogy a gravitáció hogyan hat a bolygókra, hogy azok a napjuk körül keringjenek, vagy hogy a galaxisok miért rendeződnek halmazokba, de részecske szinten használhatatlan volt. Az atomokat más erők tartják egyben, és az 1930-as években két ilyen erőt is felfedeztek: a gyenge és az erős kölcsönhatást. Az erős kölcsönhatás tartja össze az atomokat, emiatt maradnak meg a protonok az atommagban. A gyenge magerő több mindenért is felelős, de főleg egyes radioaktív bomlások sebességének szabályozásáért.
A gyenge kölcsönhatás nem is olyan gyenge; a gravitáció tízmilliárdszorosa milliárdszorosának a milliárdszorosa, az erős pedig ennél is sokszor hatalmasabb – hatásuk viszont csak nagyon kis távolságon belül érvényesül. Az erős kölcsönhatás hatósugara körülbelül egy atom átmérőjének a százezred része. Az atommag ezért olyan tömör és sűrű, és ezért lehetséges, hogy a nagy atommagú elemek instabilak; az erős kölcsönhatás nem tudja összetartani az összes protont.
