Belirsizlik ilkesi 1927 yılında Werner Heisenberg tarafından öne sürüldü. Nicem (Kuantum) fiziğinde Heisenberg'in Belirsizlik İlkesine göre, bir parçacığın etmeni (momentumu) ve konumu aynı anda tam doğrulukla ölçülemez (etmenin değişimi = kütle değişimi x hız değişimi). Belirsizlik ilkesini daha da genellenmiş olarak anlatmak istersek şunları söyleyebiliriz. Kökleşik (klasik, deterministik) fizikten ayrı olarak Nicem (Kuantum) fiziğinde her fiziksel niceliğe denk gelen bir reel sayı değil, bir işlemci vardır. Bu işlemciler, kökleşik mekanikten ayrı olarak sayısal değerler ile değil matrisler ile temsil edilir. Dolayısıyla, nicem mekaniğinde ölçülen fiziksel niceliğin ölçüm sırası önemlidir. Herhangi iki fiziksel niceliği (örneğin: konum ve etmen) ele alalım. Eğer bu fiziksel niceliklere denk gelen iki işlemci yer değiştiremiyorsa bu iki niceliğin (örneğin: etmen ve konum) aynı anda ölçülmesi olanaksızdır. Bu durumda kesin sonuçlardan değil, bir ortalama değer yakınlarında dalgalanan değerlerden sözedebiliriz. Bu ilke Laplace'ın Laplace Şeytanı Teorisini Çürütmüştür.

Genel bakış

Bir parçacığın konumu ne denli doğrulukla ölçülürse (yani konumunun belirsizliği ne denli küçük olursa), buna karşılık etmeninin belirsizliği aynı oranda büyük olur. Tersine, etmendeki belirsizlik küçüldükçe, aynı oranda konumunun belirsizliği büyür. Ancak bu belirsizlik deneysel ölçümlerden değil doğrudan matematikten elde edilmiştir. Fourier analizinde x ve k uzayları arasındaki dönüşümler ele alınırsa

eşitsizliğinden yola çıkılarak De Broglie-Einstein denklemlerinden etmen ile ilgili anlatım yerine konulursa

elde edilir. Burada Δx, x konumunda ki belirsizliği, Δpx ise x yönündeki etmendeki belirsizliği temsil eder. Görüldüğü üzere birbirine dik eksenlerde herhangi bir belirsizlik yoktur, diğer bir deyişle y yönündeki konumla x yönündeki etmen aynı anda sonsuz duyarlılıkla elde edilebilinir.

Belirsizlik ilkesi enerji ve zaman ilişkisi için de geçerlidir. Belirsizlik ilkesinin daha iyi anlaşılması için benzer bir örnek: Bir elektromanyetik dalganın sıklığını (titreşim sayısını) Âölçmek için belli bir süre beklemek gerek. Yani dalganın sıklıgını belli bir anda ölçmek olanaksızdır. Bekleme süresi uzadıkça zaman belirsizleşir.

Titreşim sayısı ve enerji nicelği az Dalga boyu uzun Bekleme süresi uzun Belirsizlik büyük
Titreşim sayısı ve enerji niceliği çok Dalga boyu kısa Bekleme süresi kısa Belirsizlik küçük

Enerji niceliği ne denli azsa, aynı oranda dalga boyuyla bağlantılı olarak bekleme süresi uzar ve ölçülen zaman belirsizleşir. Tersine; Enerji niceliği ne denli çoksa, aynı oranda dalga boyuyla bağlantılı olarak bekleme süresi azalır ve ölçülen zamanın belirsizliği azalır. Bu da determenizm ele verir.