Trong thời điểm hiện nay, theo thuyết lượng tử, vật chất có ba đặc tính sau đây:
1. Trong thế giới cực tiểu, vật chất vận động một cách phi liên tục, trong nghĩa là hoạt động của vật chất được hình thành bởi những "lượng tử" rất nhỏ nhưng cụ thể và không thể phân chia. Sự vận động của vật chất "nhảy từng bước" chứ không "chảy" một cách liên tục.
2. Các đơn vị vật chất (thí dụ electron) có những đặc tính khác nhau. Khi thì nó xuất hiện như hạt, khi thì như sóng, khi thì nửa sóng nửa hạt, tùy theo điều kiện xung quanh và tùy theo các phương tiện quan sát và dò tìm chúng.
3. Trong một số trường hợp, hai đơn vị vật chất (thí dụ hai electron trước đó thuộc về một phân tử nay đã bị cách ly) có một mối liên hệ liên thông (non-local). Hai đơn vị đó "biết" đến tình trạng của nhau một cách tức thời, dù chúng bị cách ly với khoảng cách bất kỳ.
Đặc tính thứ nhất của sự vận động của vật chất trong mức độ vô cùng bé là khác với sự vận động trong thế giới vĩ mô của chúng ta. Đường đi của vật thể trong sự rơi tự do hay quĩ đạo của thiên thể luôn luôn vẽ nên một đường cong liên tục. Tuy thế đặc tính thứ nhất này vẫn còn tương thích với lý tính (reason) của đầu óc con người. Đặc tính thứ hai được xem là một nghịch lý vì sóng và hạt là hai dạng tồn tại của vật chất hoàn toàn khác nhau, loại bỏ lẫn nhau. Thế nhưng hai dạng tồn tại đó của vật chất được kết quả thực nghiệm thừa nhận một cách thuyết phục, do đó người ta vẫn chấp nhận chúng như hai dạng tồn tại song song, thậm chí thiết lập mối quan hệ về toán học giữa hai bên một cách dễ dàng.
Đặc tính thứ ba của vật chất mới nghe qua không có gì to tát lắm, nhưng thực ra nó dẫn ta tới nghịch lý quan trọng nhất từ xưa tới nay. Đó là, vì tính chất "liên thông" này, ta phải từ bỏ một trong hai quan niệm sau đây: a) có một thế giới khách quan tồn tại độc lập ở bên ngoài ý thức con người, hay b) vận tốc của tín hiệu vật lý có thể đi nhanh hơn ánh sáng. Cả hai quan niệm nói trên đều là những điều bất khả xâm phạm trong ngành vật lý, bởi lẽ nếu không có một thế giới vật chất độc lập thì toàn bộ ngành vật lý mất đi đối tượng của mình, thì vật lý và tâm lý sẽ bị qui thành một. Mặt khác, nếu có tín hiệu đi nhanh hơn ánh sáng thì thuyết tương đối bị bác bỏ, thì con người có thể đi trước cả tương lai và biết bao nhiều điều "vô lý" của khoa học giả tưởng sẽ thành sự thực cả.
Nhưng trước hết ta cần giải thích do đâu mà có đặc tính thứ ba nói ở trên. Năm 1935, Einstein và cộng sự đề nghị một phép "thí nghiệm bằng tư tưởng" nhằm nêu lên sự thiếu sót của thuyết lượng tử trong việc tìm hiểu tính chất thực sự của các hạt hạ nguyên tử [1]. Thí nghiệm nổi tiếng này được mệnh danh là nghịch lý EPR. Ở đây ta chỉ trình bày EPR một cách hết sức đơn giản. Trong nghịch lý này Einstein cho cách ly hai đơn vị vật chất A và B (thí dụ nguyên tử hay electron), chúng vốn nằm trong một thể thống nhất và do đó chúng có sẵn một mối liên hệ với nhau, thí dụ tổng số spin của chúng bằng không. Nay ta cách ly chúng hàng vạn dặm, không để cho chúng có thể tương tác lẫn nhau. Khi đo một trị số spin của A thì B lập tức có một trị số, để tổng số của chúng bằng không. Trong thuyết lượng tử vì nguyên lý bất định, người ta cho rằng hành động đo lường đã xác định một trị số tại A và làm "nhòe" đi các trị số khác cũng tại A. Câu hỏi của Einstein là tại sao B "biết" được trị số tại A để phản ứng tức khắc, mà điều này sẽ vi phạm qui luật vật lý là không có tín hiệu nào đi nhanh hơn vận tốc ánh sáng.
Nghịch lý EPR này được tranh cãi suốt nhiều thập niên. Nhà duy thực [2] Einstein cho rằng A và B phải có những tính chất thực sự, khách quan, riêng biệt, có thể cô lập được, chúng đã có những tính chất đó trước khi hành động đo lường xảy ra. Khoảng ba mươi năm sau khi nghịch lý EPR ra đời, Bell's Theorem quả quyết quan niệm tính chất "thực sự, khách quan, riêng biệt" là không thể tương thích với cơ học lượng tử [3] . Năm 1981, Alain Aspect tại đại học Paris đã chứng minh là kết quả thực nghiệm tuân thủ cơ học lượng tử và bác bỏ các lý thuyết của tính chất "thực sự, khách quan, riêng biệt" [4] của vật chất. Điều đó có nghĩa hai hạt A và B có mối liên hệ liên thông, khi đã ở trong một thể thống nhất rồi, chúng cần được quan niệm là một hạt dù có tách rời chúng ta vạn dặm đi nữa. Hơn thế nữa, hạt đó không có tính chất riêng biệt gì cả, mà khi ta đo lường, các tính chất riêng biệt của chúng (thí dụ spin) mới xuất hiện.
Khi thuyết "thực sự, khách quan, riêng biệt" của vật thể bị bác bỏ thì một thực tại vật lý độc lập, có tính chất riêng biệt cũng bị đặt lại vấn đề. Dĩ nhiên ở giai đoạn này, các kết quả vật lý đã sinh ra những phép diễn giải (interpretation) khác nhau, mang đậm tính triết học. Người ta ngờ rằng thế giới hiện lên trước mắt ta sở dĩ có tính chất riêng tư là vì hành động đo lường của chính chúng ta. Thế thì phải chăng thế giới mà chúng ta đang thấy vì ta đo lường nó (hay nói chung vì ta nhận thức nó) mà nó "có"? Phải chăng nó không hề tồn tại một cách độc lập. Đó là lý do mà đặc tính thứ ba nói ở trên buộc ta phải từ bỏ một trong hai điều bất khả xâm phạm của ngành vật lý, một bên là có tín hiệu đi nhanh hơn ánh sáng, bên kia là thế giới vật chất với những đặc tính riêng của nó không hề tồn tại độc lập mà chỉ xuất hiện khi ta nhận thức nó.
Nếu mệnh danh thực tại trước khi ta nhận thức nó là "thực tại lượng tử" (quantum reality) thì ít nhất ta phải thấy là sự biến hình từ thực tại lượng tử ra thế giới mà ta đang nhận thức bằng cảm quan là rất kỳ lạ. Hiện nay chưa ai đề ra được một giải pháp thuyết phục được tất cả mọi người về vấn đề này. Người ta chỉ biết rằng, cần phải đưa hành động đo lường (tức là quan sát viên) vào trong một tổng thể vật được quan sát-người quan sát thì mới hiểu được sự vật. Đi xa hơn, nhiều người thấy phải đưa ý thức hay hoạt động của ý thức như một yếu tố chủ yếu vào tổng thể này, thí dụ Eugene Wigner, nhà vật lý đoạt giải Nobel. Thế nhưng đi xa hơn nữa, người ta phải thấy "ý thức" thông thường của con người là một loại ý thức bị qui định trong tầm nhìn "cổ điển", không tương thích với tính chất lượng tử của nền vật lý mới. Nhà vật lý Nick Herbert viết như sau: "Nguồn gốc của mọi nghịch lý lượng tử hình như xuất phát từ thực tế là, sự nhận thức của con người tạo ra một thế giới gồm những thực thể chuyên biệt - do đó kinh nghiệm của chúng ta buộc phải có tính chất cổ điển - trong lúc thế giới lượng tử thì hoàn toàn không phải như thế". Có lẽ Nick Herbert đã điểm đúng huyệt của vấn đề. Đó là phép nhận thức của con người phương Tây, nhất là các nhà vật lý duy thực, xuất phát từ hệ tư tưởng xem "vật ở ngoài nhau", xem sự vật bị dàn trải trong không gian và được nối với nhau bằng lực tương tác. Đó là đặc trưng của nền vật lý cổ điển Newton. Trong lúc đó, vật lý lượng tử - dù đang có nhiều kiến giải khác nhau - ít nhất cũng đòi hỏi cần xem vật được quan sát và người quan sát phải được thống nhất trong một thể chung.
Vì vấn đề phức tạp này của bản thể học và nhận thức luận, hiện nay người ta đứng trước một tình trạng phân kỳ trong ngành vật lý khi tìm đến thực tại "cuối cùng" của thế giới hiện tượng.