Il dualismo onda-particella è un concetto della fisica quantistica secondo cui la materia e la radiazione elettromagnetica (come la luce, visibile e invisibile) possono esibire proprietà descrivibili in termini sia di onde sia di particelle, a seconda del modo in cui le osserviamo.
Secondo la fisica classica e relativistica (che sono teorie deterministiche) le onde sono entità distribuite nello spazio mentre le particelle sono ben localizzate. Sempre secondo la fisica classica, inoltre, quando onde e particelle interagiscono tra loro e con l’ambiente, le onde danno vita a fenomeni di interferenza e diffrazione mentre lo scontro tra particelle è descritto dalla meccanica degli urti: in entrambi i casi, si tratta di fenomeni la cui evoluzione è prevedibile e descrivibile nel dettaglio note le condizioni iniziali. E se alla fine dell’800 la natura corpuscolare della materia non era argomento di discussione (che due biglie urtassero tra loro non era messo in dubbio da nessuno), la natura ondulatoria della luce era a sua volta un fatto incontestabile dimostrato dai fenomeni di interferenza e diffrazione. Tuttavia, Einstein, nel 1905, provò che per spiegare l’effetto fotoelettrico, un fenomeno di interazione tra la luce e la materia non spiegato dalla fisica classica, era necessario considerare la luce come composta di particelle, i fotoni, ovvero i quanti di energia teorizzati già da Planck.
In seguito, Bohr applicò lo stesso spunto di Planck alla materia per spiegare la struttura atomica e l’energia degli elettroni negli atomi. E nel 1924, Louis de Broglie, ipotizzò che a loro volta le particelle materiali come gli elettroni potessero mostrare proprietà ondulatorie. Esperimenti successivi (primo tra tutti l’esperimento di Davisson e Germer) confermarono l’ipotesi mostrando che gli elettroni possono dare luogo a figure d’interferenza, proprio come fa la luce.
È la nascita del concetto di quanto: le particelle e la luce, come gli elettroni e i fotoni, non sono né onda, né particella ma sono “quanti” e a seconda del fenomeno sono descrivibili con la matematica delle onde o quella delle particelle! All’interno della meccanica quantistica questi due aspetti, apparentemente incompatibili, la natura ondulatoria e quella corpuscolare, coesistono coerentemente nel principio di complementarietà enunciato da Bohr: aspetti corpuscolari e ondulatori, di luce o materia, non si escludono, ma non possono essere osservati contemporaneamente durante lo stesso esperimento. A seconda della configurazione sperimentale emergeranno l’uno o l’altro.