Na mecânica quântica, o princípio da incerteza (também conhecido como princípio da incerteza de Heisenberg) é uma variedade de desigualdades matemáticas que estabelecem um limite fundamental para a precisão com que os valores de certos pares de quantidades físicas de uma partícula, como posição, x, e o momento, p, pode ser previsto a partir das condições iniciais.

Esses pares de variáveis ​​são conhecidos como variáveis ​​complementares ou variáveis ​​conjugadas canonicamente; e, dependendo da interpretação, o princípio da incerteza limita até que ponto tais propriedades conjugadas mantêm seu significado aproximado, pois o arcabouço matemático da física quântica não suporta a noção de propriedades conjugadas simultaneamente bem definidas expressas por um único valor. O princípio da incerteza implica que, em geral, não é possível prever o valor de uma quantidade com certeza arbitrária, mesmo que todas as condições iniciais sejam especificadas.

Introduzido pela primeira vez em 1927 pelo físico alemão Werner Heisenberg, o princípio da incerteza afirma que quanto mais precisamente a posição de uma partícula é determinada, menos precisamente seu momento pode ser previsto a partir das condições iniciais e vice-versa. No artigo publicado em 1927, Heisenberg conclui que o princípio da incerteza foi originalmente













{\estilo de exibição \Delta }

p













{\estilo de exibição \Delta }

q ~ h usando a constante de Planck completa. A desigualdade formal que relaciona o desvio padrão da posição x e o desvio padrão do momento p foi derivada por Earle Hesse Kennard no final daquele ano e por Hermann Weyl em 1928:

onde é a constante de Planck reduzida, h/(2).

Historicamente, o princípio da incerteza tem sido confundido com um efeito relacionado na física, chamado efeito observador, que observa que as medições de certos sistemas não podem ser feitas sem afetar o sistema, ou seja, sem alterar algo em um sistema. Heisenberg utilizou tal efeito de observador no nível quântico (veja abaixo) como uma "explicação" física da incerteza quântica. Desde então, ficou mais claro, no entanto, que o princípio da incerteza é inerente às propriedades de todos os sistemas ondulatórios e que surge na mecânica quântica simplesmente devido à natureza ondulatória de todos os objetos quânticos. Assim, o princípio da incerteza na verdade afirma uma propriedade fundamental dos sistemas quânticos e não é uma afirmação sobre o sucesso observacional da tecnologia atual. De fato, o princípio da incerteza tem suas raízes em como aplicamos o cálculo para escrever as equações básicas da mecânica. Deve-se enfatizar que medição não significa apenas um processo do qual um físico-observador participa, mas sim qualquer interação entre objetos clássicos e quânticos independentemente de qualquer observador. Como o princípio da incerteza é um resultado tão básico na mecânica quântica, experimentos típicos em mecânica quântica rotineiramente observam aspectos dele. Certos experimentos, no entanto, podem testar deliberadamente uma forma particular do princípio da incerteza como parte de seu programa principal de pesquisa. Isso inclui, por exemplo, testes de relações de incerteza de fase numérica em sistemas supercondutores ou de óptica quântica. As aplicações dependentes do princípio da incerteza para sua operação incluem tecnologia de ruído extremamente baixo, como a exigida em interferômetros de ondas gravitacionais.

A física teórica é um ramo da física que emprega modelos matemáticos e abstrações de objetos e sistemas físicos para racionalizar, explicar e prever fenômenos naturais. Isso contrasta com a física experimental, que usa ferramentas experimentais para investigar esses fenômenos.

O avanço da ciência geralmente depende da interação entre estudos experimentais e teoria. Em alguns casos, a física teórica adere a padrões de rigor matemático, dando pouco peso a experimentos e observações. Por exemplo, enquanto desenvolvia a relatividade especial, Albert Einstein estava preocupado com a transformação de Lorentz que deixou as equações de Maxwell invariantes, mas aparentemente não estava interessado no experimento de Michelson-Morley sobre a deriva da Terra através de um éter luminífero. Por outro lado, Einstein recebeu o Prêmio Nobel por explicar o efeito fotoelétrico, anteriormente um resultado experimental sem formulação teórica.