在愛因斯坦回到柏林定居後，“上帝不會擲骰子”的觀念開始動搖。1924年，法國巴黎的一個年輕的研究生路易·德布羅意王子（1892—1987）向他的導師郎之萬教授（1872—1946）提交了他的畢業論文，提出了一個比愛因斯坦相對論更匪夷所思的觀點。郎之萬身為反法西斯知識分子警覺委員會的創始人之一，是一個政治激進分子。但是他也被德布羅意理論的大膽性所震驚。雖然郎之萬認為德布羅意的工作相當荒唐，但是考慮到玻爾的“定態”軌道理論乍看也很古怪可笑，他認為他學生的文章裏或許揭示了某些真實的規律。
德布羅意注意到在愛因斯坦的光學“啟蒙式觀點”中，把物質粒子的一些性質（例如能量、動量等）賦予光子，將會有利於物理現象的解釋。受此啟發，德布羅意也在力學中引入了類似的“啟蒙式觀點”。為了解決在研究亞原子微粒（組成原子的粒子）運動時遇到的困難，他提出可以把波的性質賦予粒子。他假設，如同光子的運動是由形成光的電磁波所決定的，粒子的運動也是由一種他起名為“物質波”[32]的新型波所引導或“操縱”的。根據這一觀點，玻爾理論中“定態”軌道是不同德布羅意波之間幹涉相長作用形成的駐波，其他軌道由於幹涉相消作用而無法存在。這種現象與光的小孔幹涉現象原理相同。當光線通過小孔時，會形成的明暗相間的圖樣，某一位置是亮的還是暗的，這取決於不同方向傳來的光波在那一點相遇時，振幅是相互疊加增強、還是相互抵消的。德布羅意波的波長與粒子的動量成反比，而且隻有在粒子質量極其小的情況下才可以被觀測到，因此亞原子微粒則是體現波動性的好例子。對於一些日常物體，如台球等，它的德波羅意波長太小，因此其波動性很難被觀測到。