Heisenberg, belirsizlik ilkesini 1927’de teorik akıl yürütme ve matematiksel analizin birleşimi yoluyla formüle etti. Kuantum mekaniğinde, bir parçacığın konumu gibi bir özelliğini ölçme eyleminin, onun momenti gibi başka bir özelliğini doğası gereği bozduğunu fark etti. Bu fikir onu, aynı anda bilinen bu iki tamamlayıcı özelliğin kesinliğinin temel bir sınırı olduğunu öne sürmeye yöneltti.
Heisenberg’in belirsizlik ilkesini açıklamak için sıklıkla alıntı yapılan deney, bir parçacığın konumunun ve momentumunun yüksek hassasiyetle ölçülmesini içerir. Örneğin, elektronları gözlemlemek için elektron mikroskoplarını kullanarak, bilim adamları bir elektronun konumunu sınırlamaya çalışabilirler, ancak bunu yaparken, ölçüm sürecinin elektronla etkileşimi nedeniyle istemeden de olsa momentumunu etkilerler.
Heisenberg’in belirsizlik ilkesi kuantum fiziğindeki çeşitli deney düzenekleriyle doğrulanmıştır. Bu deneyler tipik olarak tamamlayıcı özellik çiftlerinin (konum ve momentum gibi) artan hassasiyetle ölçülmesini içerir. Bilim insanları, bu ölçümlerin sonuçlarını kuantum mekaniğinin tahminleriyle karşılaştırarak, bu özellik çiftlerini belirlemenin kesinliğinin gerçekten de bir sınırı olduğunu doğruluyorlar.
Heisenberg’in belirsizlik ilkesinin ardındaki mantık, belirsiz uygulamaların ikiliğinden ve kuantum sistemlerinin olasılıksal doğasından gelir. Ölçüm eyleminin kendisinin neden olduğu doğal rahatsızlığı yansıtır. Prensip, bir özelliğin (konum gibi) ne kadar hassas bir şekilde ölçülürse, eşlenik özelliğin (momentum gibi) o kadar az bilinebileceğini ve bunun tersinin de geçerli olduğunu belirtir. Bu sınırlama matematiksel olarak Δx*Δp>=H/4π şeklinde özetlenir; burada Δx konumdaki belirsizlik, ΔP momentumdaki belirsizlik ve H indirgenmiş Planck sabitidir.
Heisenberg belirsizlik ilkesi denklemi Δx * Δp> = h/4π’dir. Burada Δx bir parçacığın konumundaki belirsizliği, ΔP momentumundaki belirsizliği temsil eder ve H/4π Planck sabiti (H) gibi temel sabitlerden türetilen sabit bir değerdir. Bu eşitsizlik, bir kuantum sisteminde eş zamanlı olarak elde edilebilecek konum ve momentum belirsizliklerinin çarpımının minimum sınırını nicelikselleştirerek mikroskobik ölçeklerde parçacık davranışının olasılıksal doğasını vurgulamaktadır.