鉴于我们已经确立了量子之谜的实验基础，现在我们给出量子理论的解释。既然我们可以选择处在两种相互矛盾的情形之一状态下的原子进行观察，那么对于观察前的原子状态，量子理论是如何描述的呢？这一理论是用数学的术语来描述世界的。当一个原子处于两个相互矛盾的情形（也称“态”）下时，总的物理状态的波函数可写成这两个态的波函数的总和。用日常语言来表达这种数学概念就是：一个态的波函数为“整个原子处于上面的盒子”，另一个态的波函数为“整个原子处于下面的盒子”，未观测的原子的波函数为“整个原子处于上面的盒子”加“整个原子处于下面的盒子”。原子被称为这两个态的“叠加”。它同时处于这两个态。观察一个盒子后，这个和，或曰叠加，便随机坍缩到叠加态的其中一个态。但在我们观察之前，原子是同时处于两个盒子内。原子是在两个地方。
观察使波场，或称概率，坍缩到一个具体的态。但“观察”是由什么构成的呢？这个问题在量子理论的语境下是没法得到最终解释的。是什么构成观察是有争议的。按照务实的哥本哈根学派对量子力学的解释，宏观测量仪器对微观事件的任何记录都定义为一种观察。或者更严格地说，任何一种微观客体与宏观系统的相互作用均构成观察，否则干涉的示范性便根本不可能存在。并非所有的物理学家都接受这种出于实用目的的对观察的解释。我们暂且放下这个问题。但我们可以谈谈所有物理学家都会同意的不构成观察的那些东西。
当一个微观对象遇到第二个微观对象，第一个对象会“观察”第二个吗？不会。作为一个例子，我们来考虑同时存在于一对盒子里的原子。譬如说光子被发送通过（透明的）上面的盒子。如果原子实际上在该盒子中，则光子会偏转；如果原子在下面的盒子里，则光子会直接穿过上面的盒子。光子会“观察”原子是否在上面的盒子里吗？不会。光子只会进入一种与原子的叠加态。我们称这种态叫与原子的“纠缠态”。实际上，我们可以构建一种相当复杂的干涉实验，其中纠缠的光子—原子系统处于这样一种态：光子既受到原子的偏转，又不受原子的偏转。
当同时偏转和不偏转的光子随后遇到其他对象，随便什么宏观客体，譬如说盖革计数器之后，从实用角度看，不可能显示干涉图样。对此我们可以认为观察已作出，波函数已坍缩。只有看到盖革计数器是否被激发，我们才能肯定地说光子是否受到原子的散射，从而知道原子是否处于上面的盒子里。
我们已经强调了一种由量子理论中立的实验观察所产生的量子之谜。人们还可以看到由量子理论产生的其他不同的谜团。理论上，盒子对里的原子处于两个盒子内相同波场的叠加态。但一旦进行了观察，我们便发现原子全在一个盒子里。在量子理论——对大自然的最基本描述——仅给出概率的情形下，大自然究竟是如何决定一种特定的结果，一个特定的盒子的呢？
这无法解释。与观测相关联的是一种内在的随机性。在选择观察整个原子在一个盒子里时，我们不可能选择到底是哪个盒子会出现这种情形。类似地，选择干涉实验时，我们也不可能选择原子会出现在屏上的哪个区域。我们可以选择游戏，但不能选择特定的结果。波函数的坍缩具有随意性。（对量子力学的伪科学解释可以忽略随意性，这意味着你仅靠思想的选择就可以带来特定的期望结果。）
我们已显示了被观察所创建的对象的地位。观测创造假说也适用于所有其他性质。例如，许多原子都是具有南北极的小磁针。原子可以处于其北极同时指向上和下的叠加态。但一经观察，则其取向不是向上就是向下。
虽然我们只是讨论了原子，但量子理论可以适用于一切事情。后面我们会通过薛定谔猫的故事（猫同时处于生和死这两种相互矛盾的态）从逻辑上将这种推理应用于非真实但逻辑上与量子理论并行不悖的情形。有些东西同时处于两个相互排斥的态确实令人糊涂。在后面的章节里我们会直接列举一些这类事例，但不是全部！我们面临的是一些仍未解决、必定充满争议的量子之谜。但我们所描述的实验结果是无可争议的。
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