在量子宇宙中因果关系这个棘手的问题直到量子革命行将结束时才会出现，我们之后将会讲到它。但还有另一个既具有哲学意味同时也很实际的问题从一开始就是一个障碍：原子小到无法被看见，或者甚至单独地被测量——直到20世纪晚期科学家才第一次“看到”一个分子的图像。因此，在19世纪，所有和原子有关的实验至多只能够揭示那些数量庞大的微小的不可见物体的平均行为产生的现象。无法观察的物体是真实的，这种想法合理吗？ 尽管有道尔顿关于原子的著作，但没有几个科学家会这么认为。化学家使用这种概念是因为它能够帮助他们理解他们观察和测量到的现象，但即使是他们也倾向于仅仅把它当作是一种有用的假设：例如，化学反应的过程就像组成化合物的原子的重组。其他人则认为原子的概念更适合哲学，而不是科学，并试图完全摈弃这种概念。德国化学家弗里德里希·威廉·奥斯特瓦尔德说它们是“得不出可证实的结论的假定推测”。 这种犹疑可以理解，因为几个世纪以来，科学和哲学就是在自然概念是否一定要得到实验和观察的支持这个问题上渐行渐远的。通过坚持把实证当作是接受任何假设的标准，科学家得以抛弃那些要么经不起验证——就像亚里士多德的很多理论在经过验证后证明的那样——要么完全就是错误的古代推测。它们的位置被可以做出精确量化预测的数学定律取代。
原子的存在无法被直接验证，但关于原子存在的假设却能够推导出可被检验的定律，并且这些定律还被证明有效——比如，我们可以使用原子概念以数学方式得出气体中温度和气压之间的关系。因此，原子可以用来做什么呢？这就是那个时代的元问题。答案并不清晰，结果，在19世纪的大部分时间里原子就像是一个伏在物理学家肩头的无形鬼魂，在他们的耳边悄悄诉说着自然的秘密。
原子的问题最终获得了有力的解答，到今天它根本不再是一个问题：科学如果想要进步，我们知道它的关注点必须超出我们直接的感官体验。到21世纪初期，我们已经完全接受了这个看不见的世界的存在，甚至发现著名的“希格斯玻色子”的消息被宣布时也没人感到讶异，即使没有人亲眼看见过希格斯玻色子，甚至没有观察过希格斯玻色子与某些使它们可以间接地被看见的仪器相互作用时产生的有形结果——这种方式就像是电子通过撞击荧光屏使它发光从而可以被“看见”一样。
相反，证明希格斯玻色子存在靠的是数学证据，它是依据电子数据的某种数字信号特征推论出来的。超过300万亿次质子与质子的碰撞产生“碎片”——例如辐射，然后再使用36个国家的将近200台计算设备对这些碎片进行统计学分析才能得到这个数据。今天，当一个物理学家说，“我见到希格斯玻色子了”，他指的就是这种手段。
1926年研究物质基本粒子的物理实验室，以及今天的实验室［白色圆圈标注的是加速环所在的位置，周长达17英里（27.36千米），位于地下数百英尺］随着科学家利用类似的方式“看见”希格斯玻色子和其他亚原子粒子，曾经不可分割的原子现在看来更像是一个完整的物体宇宙，一滴水中就存在着无数个这样的宇宙，如此微小的世界我们不仅看不见，它们还与人类的直接观察相隔十万八千里。所以，你就别再想你可以向一个19世纪的物理学家解释希格斯玻色子理论，你甚至都很难向他解释清楚你说的我们“看见”是什么意思。
这种脱离了人类感官体验的新式观察方法创造了对科学家的新需求。牛顿的科学基于通过感官被感知到的东西，或许也会用到显微镜或望远镜，但它依然需要人在装置后面进行观察。20世纪的科学依然专注于观察，但它接受了一个更为宽泛的“看见”的定义，这其中就包括间接的统计学证据，例如希格斯玻色子那样的数据。由于这种对“看见”的定义的新态度，20世纪的物理学家不得不在头脑中想象出与理论相符的画面，这些理论涉及像量子这样奇异的前卫概念，这样的概念植根于抽象的数学原理，远远超出了人类的体验。
从事物理学研究的新方式反映在了不断增加的物理学家分类上。一方面，晦涩难解的数学在物理学理论中的作用不断加大，另一方面，实验的技术复杂度也在急速增加，促使实验物理学和理论物理学正式地专业化。大约在同一时期，视觉艺术也以一种相似的方式发展着，导致了传统的具象派艺术家和立体派以及抽象派先驱的分离，像塞尚、布拉克、毕加索以及康定斯基这样的先锋艺术家和新的量子理论家一样，也以一种激进的新方式来“看”世界。
在音乐和文学领域也是如此，一种新精神开始挑战19世纪欧洲那种根深蒂固的刚性规范。斯特拉文斯基和勋伯格开始质疑西方传统音调和韵律的设定；乔伊斯和伍尔芙及其在欧洲大陆的同行以一种新的叙事结构进行实验。1910年，哲学家、心理学家和教育家约翰·杜威写道，批判性思想通常涉及“忍受一种精神上的动荡和纷扰的意愿”。这不仅对批判性思想适用，也可以应用到创意工作中。无论从事艺术还是科学研究，这些开拓者没有一个可以轻松地获得成功。
