现代文明对於机械力、热力、声音、电磁、光电、核能等科技应用是逐渐进步的。其中电磁、光电、核能的主要研究，起始於1900年德国学者蒲朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck)所发表的量子理论，以及1905年爱因斯坦所提出的相对论。从此不但开启了高能量子物理的发展，也让科学家以全新的角度来观察我们所处的世界。在过去的观念中，物质是由原子所组成的，例如生物有机体、矿石等;而能量就是纯粹的能量，例如光、热、电等。然而，依照蒲朗克和爱因斯坦的理论，不论是物质或能量，都是由同样的基本粒子所组成，包括光子、量子(量子为占有空间、具有质量者称之)等，而这些基本粒子本身都是以波动的方式不断