Principiul incertitudinii Heisenberg este un principiu al fizicii nucleare, descris pentru prima dată de fizicianul teoretician Werner Heisenberg. Acesta afirmă că nu se poate măsura cu acuratețe și cu precizie impulsul și poziția unei anumite particule subatomice simultan. De asemenea, principiul mai spune că acuratețea celor două măsurători este invers legată – acuratețea unei măsurători este redusă în mod corespunzător pe măsură ce măsurarea celeilalte se apropie de limita preciziei sale. Heisenberg a clarificat principiul, afirmând că nu are nimic de-a face cu tehnicile experimentale sau cu aparatele de măsură. Chiar și în condiții teoretic ideale și perfecte, ar rămâne valabil.
În lucrarea lui Heisenberg despre incertitudinea în ceea ce privește particulele subatomice, principiul incertitudinii Heisenberg afirmă că „Cu cât poziția este determinată mai precis, cu atât momentul este cunoscut mai puțin precis în acest moment și viceversa”. Această afirmație pare simplă, dar a avut implicații importante pentru noile științe ale mecanicii cuantice și fizicii cuantice. A revoluționat modul în care oamenii de știință au înțeles fizica, universul, natura materiei și realitatea. Înainte de dezvoltarea acestei idei, fizica se baza pe presupunerea că, teoretic, exista o valoare exactă și precisă pentru fiecare aspect al fiecărei particule din univers, chiar dacă mijloacele de măsurare a acestor proprietăți nu existau.
Principiul incertitudinii Heisenberg spune că nu numai că nu este cazul, dar că nu poate fi niciodată cazul și că acest fapt este un rezultat al structurii fundamentale a materiei și al modului în care se comportă particulele care o alcătuiesc. Mai degrabă decât valori exacte pentru diferitele proprietăți ale particulelor subatomice, mecanica cuantică se ocupă în schimb de probabilitățile unor astfel de valori și de modul în care particulele se vor comporta. Este, de asemenea, legat de capacitatea luminii de a acționa atât ca undă, cât și ca particule și de viteza finită cu care se deplasează.
Ca parte a muncii sale de dezvoltare a principiului, Heisenberg a elaborat ceea ce se numesc relații de incertitudine. Ca bază pentru această lucrare, el a folosit un singur electron ipotetic care se mișcă printr-un vid. Observațiile electronului sunt descrise în termeni de impuls, care este definit ca viteza lui – viteză și direcție – înmulțită cu masa sa, sarcina sa și timpul implicat în observație. El a folosit un experiment de gândire, folosind un microscop imaginar cu raze gamma, pentru a arăta că principiul său indică faptul că este imposibil să se cunoască valoarea exactă a tuturor variabilelor proprietăților unei astfel de particule.