微观与宏观本来就是两个截然不同的世界，电子、原子以及更小的粒子，它们是不能被直接感知的。在物理学的实验与研究中，科学家发现经典物理学的一些理论在微观世界中是不适用的。如牛顿力学认为，物体“在某个时间，一定在某个位置”，就不能适用于微观世界。于是在20世纪初，世界上一批大师级物理学家们就开始向微观世界进军，他们为量子论的建立，作出了巨大的贡献。
　　马克斯·普朗克(1858—1947)是德国理论物理学家，获1918年诺贝尔物理学奖。普朗克在大学毕业前后，就开始热衷于热辐射问题的研究。1900年10月19日，普朗克在德国物理学会的一次会议上，提出了著名的“普朗克公式”，他放弃了传统的物质运动绝对连续的观念，提出辐射过程不是连续的，而是以最小份量，一小“包”一小“包”地放射或吸收，这个最小能量单位就叫“能量子”。当年 12月14日，普朗克将量子假说呈报德国物理学会。这一天被认为是量子论的诞生日，也是原子物理的诞生日。
　　尼克斯·玻尔(1885—1962)是丹麦物理学家，获1922年诺贝尔物理学奖。玻尔少年时代大智若愚，到高中后智力优势才逐渐显露出来。玻尔主要贡献在于研究原子结构和原子辐射。原子结构模型最早是由英国物理学家汤姆森(1856—1940，1906年获诺贝尔物理学奖)提出的，汤姆森的学生卢瑟福(1871—1937，英国物理学家，1908年获诺贝尔化学奖)对汤姆森的模型进行了改进。玻尔是卢瑟福的学生，玻尔在论文中大胆摒弃了牛顿和麦克斯韦以来的经典物理学理论，启用了普朗克的量子概念来解释有核原子模型，终于解开了原子结构之谜，打开了微观物理学的大门，原子物理学、原子核物理学从此诞生。
　　路易斯·德布罗意(1892—1987)是法国物理学家，获1929年诺贝尔物理学奖。在第一次世界大战后提出假说：所有运动着的物体都具有波动性质。微观粒子同时具有波动性和粒子性(即波粒二象性)。
　　维尔纳·海森堡(1901—1976)是德国理论物理学家，获1932年诺贝尔物理学奖。 1927年，海森堡提出了著名的“不确定原理”。他指出，一个人不可能同时精确地测到一个电子的位置和动量；对其中一个测得越精确，则另一个就越不确定。
　　奥地利物理学家薛定谔(1887—1961，获 1933年诺贝尔物理学奖)引进了波函数概念，并给出描述微观粒子变化的“薛定谔方程”。英国物理学家狄拉克(1902—1984，获1933年诺贝尔物理学奖)也提出一个方程，这个方程与薛定谔方程不同，而与爱因斯坦的相对论一致，从而有效地完成了经典量子论的创建工作。
　　1932年，数学家冯·诺依曼(1903—1957)出版了《量子力学的数学基础》专著，成为这一时期量子论研究的经典总结，他所用的方法，就是数字中的泛函分析。