) があります。
) と呼ばれます。力学において、物体の運動を変化させる原因を力と呼びます。日常的に経験するように、個々の物体は互いに力を及ぼし合って運動をしています。純粋な理論としては、力学は力の生じる機構を論じませんが、電気または磁気的な力については電磁気学に、重力については重力理論に基づいて力の発生機構が説明されます。
一方で熱力学は、蒸気機関のような熱機関や、電池などで利用される化学反応、物体の間に生じる摩擦などで生じる熱と力学的な仕事の収支を説明する理論です。力学では、物体の個別の運動についてを取り扱いますが、熱力学においては物体の運動の結果として与えられる系全体の性質が重視され、系を構成する個々の物体が持つ性質は粗視化されます（ただし、この粗視化という考え方はむしろ後述する統計力学から来る発想で、熱力学だけに限ればより現象論的な構成をすることができます）。粗視化の結果として、温度や圧力、エントロピーや自由エネルギーといった普遍的な特徴量が現れます。
これらの熱力学的な性質は、力学の理論が正当性を持つ限り、力学に備わる何らかの普遍的な法則によって再現されると期待できます。この熱力学を力学によって再現する試みが統計力学です。統計力学は、力学的な現象を系の統計的な性質として読み替え、実現し得る力学的状態が持つ統計的特徴量のほとんどがそれらの期待値近傍に集中することで、力学的現象のある種の期待値として熱力学的な特徴量が与えられることを示す理論です。
) な理論とに分類され、最も小さな系を最も詳細に扱う力学は微視的な理論であり、逆に詳細には立ち入らずに巨大で複雑な系を扱う熱力学は巨視的な理論に分類されます。統計力学は微視的な理論と巨視的な理論の両者を結ぶ中間的な理論と言えます。
) の存在や、元素の周期律について力学から説明を与えることはできず、これらは量子論によってはじめて理論的な背景が与えられました。
) によってであると言えます。量子論においては、必ずしも複数の物理量が定まる状態を作ることはできず、たとえば物体の位置と運動量はいずれか一方が確定した状態しか作ることができません。運動量が決定できないことは物体の速度を決定できないことになるので、このことは、古典力学のように物体の運動を1つの曲線として描くことができないことを意味します。従って、量子論における物体の運動は連続的ではなく、ある場所からある場所への遷移として捉えられ、それは物体の運動量についても同様のことが言えます。ところで、このような不確定な位置と運動量の関係を理解するのに調度良い古典的な現象が存在します。それが波、とりわけ光です。光はその波長によって様々な性質を示し、波長が短い場合には回折のような現象は顕わにならず、光を粒子的なものと見なすことができます。この光の粒子的な側面に注目したのが幾何光学であり、たとえば屈折の法則はフェルマーの原理を用いることによっても説明することができます。この波と粒子の類似性が示唆するところは、光がどのような対象と相互作用するか、特に光の波長と粒子やスリットの大きさの関係によって、全く違った側面を示し得るということです。実際、粒子を1つの波束に置き換えれば、粒子の運動の不確定性は波束に含まれる波の波長と波数の幅と理解することができます。このような考えを推し進めれば、物体の運動の性質の一部分を粒子として、もう一部分を波として解釈する、物質波の概念に行き着くでしょう。
物質波の概念は光の粒子性に触発されて考え出されたアイデアですが、実際に原子や電子のような物質が波としての特徴を持つことは、電子線回折や二重スリット実験（電子に対するヤングの実験）によって確認されています。一方、光の粒子性は実験的には、光の粒子性は光電効果やコンプトン散乱によって確認されています。
) のように量子現象を介した方法が数多く利用されていて、基礎研究の他に材料開発や品質管理の場面で使われています。
) を基礎とする理論であり、基本粒子の振る舞いを記述するにはなくてはならない学問です。
さて、量子力学には大きく分けて3つの等価な記述の仕方があります。最も有名で数学的にも親しみやすいものは、シュレーディンガーの波動力学で、これは波動関数と呼ばれる関数をシュレーディンガー方程式と呼ばれる偏微分方程式の解として求める方法です。もう1つはハイゼンベルクの行列力学で、物理量を行列として表し、その行列で表された物理量の時間的変化をハイゼンベルクの運動方程式によって記述する方法です。3つ目はファインマンによる経路積分法で、始状態と終状態の2つの時刻における状態間の遷移を汎関数積分によって与える方法です。シュレーディンガーの方法は、回折や干渉、散乱といった問題に有効であり、ハイゼンベルクの方法は定常状態間の遷移則を記述する場合に便利である、ファインマンの方法は電磁場の量子化を取り扱う場合に用いられるなど、それぞれ特徴があります。
量子力学によってその性質を端的にでも知ることのできる現象やその応用例の数々は、多くの学問がそうであるように、非常に多岐に渡るため、この本ではごく基本的なものを除いては紹介することができません。この本は、量子力学の理論がどのようなものであるか、あるいはどのように理解されていったかをあなたが知る一助となるよう、これから量子力学の世界を知る人、今まさに量子力学を学んでいる人、あるいはもっと大雑把に物理学を学ぼうとする人へ向けて書かれるものです。そのため、内容的には量子力学の基礎的な部分の説明で尽くされます。より専門的な部分については、各章末の参考文献などを参照するとよいでしょう。
また、この分野は高等教育の原子に当たります。初学者は該当教科書が理解の助けとなりますので学習に行き詰まったら参照してください。