Heisenberg formulou o princípio da incerteza através de uma combinação de raciocínio teórico e análise matemática em 1927. Ele percebeu que na mecânica quântica, o ato de medir uma propriedade de uma partícula, como a sua posição, perturba intrinsecamente outra propriedade, como o seu momento. Esta ideia levou-o a propor que existe um limite fundamental para a precisão destas duas propriedades complementares conhecidas simultaneamente.
O experimento frequentemente citado para ilustrar o princípio da incerteza de Heisenberg envolve medir a posição e o momento de uma partícula com alta precisão. Por exemplo, ao utilizar microscópios electrónicos para observar electrões, os cientistas podem tentar restringir a posição de um electrão, mas ao fazê-lo afectam inadvertidamente o seu momento devido à interacção do processo de medição com o electrão.
O princípio da incerteza de Heisenberg é verificado por várias configurações experimentais em física quântica. Esses experimentos normalmente envolvem a medição de pares de propriedades complementares (como posição e momento) com precisão crescente. Ao comparar os resultados destas medições com as previsões da mecânica quântica, os cientistas confirmam que existe de facto um limite para a precisão da determinação destes pares de propriedades.
A lógica por trás do princípio da incerteza de Heisenberg vem da dualidade das práticas vagas e da natureza probabilística dos sistemas quânticos. Reflete a perturbação inerente causada pelo próprio ato de medição. O princípio afirma que quanto mais precisamente uma propriedade é medida (como a posição), menos a propriedade conjugada (como o momento) pode ser conhecida e vice-versa. Esta limitação é encapsulada matematicamente como Δx*Δp>=H/4π, onde Δx é a incerteza na posição, ΔP é a incerteza no momento e H é a constante de Planck reduzida.
A equação do princípio da incerteza de Heisenberg é Δx * Δp> = h/4π. Aqui, Δx representa a incerteza na posição de uma partícula, ΔP representa a incerteza em seu momento e H/4π é um valor constante derivado de constantes fundamentais, como a constante de Planck (H). Esta desigualdade quantifica o limite mínimo para o produto das incertezas de posição e momento que podem ser obtidas simultaneamente em um sistema quântico, destacando a natureza probabilística do comportamento das partículas em escalas microscópicas.