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Werner Karl Heisenberg, físico y premio Nobel , desarrolló un modelo de mecánica cuántica, cuya indeterminación o principio de incertidumbre ha ejercido una profunda influencia en la física y en la filosofía del siglo XX. Nació el 5 de diciembre de 1901 en Wurzburgo, Alemania. Sus padres fueron August Heisenberg y Anna Wecklein. Cuando Werner nació, su padre recién había sido promovido de profesor de escuela de lenguas clásicas a docente en la universidad de Würzburg. Su suegro Nikolaus Wecklein era el director del Maximilian Gymnasium de München cuando conoció, mientras hacía su práctica como profesor de idiomas, a la madre de Werner. August y Anna se casaron en mayo de 1899. Werner tuvo un hermano mayor que él Erwin, que nació en marzo del 1900.
En septiembre de 1906, poco antes de cumplir cinco años de edad, Werner inició su enseñanza primaria en una escuela de Würzburg. Pasó tres años en esa escuela, hasta que su padre fue nombrado, en 1909, profesor de griego en la universidad de München. En junio de 1910, algunos meses después de que su padre asumiera su nuevo cargo docente, Werner y el resto de la familia se mudaron a München. Allí, a partir de septiembre de ese año, Werner asistió a clases en la escuela Elisabethenschule. En 1911, ingresa a estudiar al Maximilian Gymnasium de München, donde era director su abuelo materno.
En el período comprendido entre su licenciatura secundaria y su ingreso a la universidad de München, Heisenberg solía salir de excursión con su grupo de la juventud. En una de esas excursiones que el grupo realizó, pernotaron en la noche en un castillo que había sido utilizado como hospital militar, allí Heisenberg se contagió de tifus, lo que casi le cuesta la vida. Se recuperó, a pesar de los problemas para obtener una alimentación conveniente, en el período de inicio de sus estudios en la universidad. Durante el verano de 1920, Heisenberg estuvo, como lo había hecho frecuentemente, estudiando matemáticas puras en la universidad. Estudió completamente los textos de Weyl y Bachmann, lo que le permitió analizar completamente la teoría de números, tema que había previsto para su tesis de doctorado. Tomó contacto con Ferdinand von Lindemann para solicitarle que fuera su profesor guía en el desarrollo de sus investigaciones.
Tuvo con Lindemann una reunión que puede ser considerada para Heisenberg como exitosa, ya que de una u otra manera influyó para que hoy sea reconocido como un teórico excepcional de números. Sin embargo, la entrevista en sí no fue tan buena para los propósitos que se había fijado Heisenberg, ya que Lindemann tenía planeado retirarse luego de las actividades académicas y había recibido a Heisenberg como un favor a su padre que era un amigo y colega. Después de este hecho, Heisenberg tuvo un encuentro con Arnold Sommerfeld, quién lo aceptó feliz como estudiante.
Teniendo a Wolfgang Pauli como compañero, Heisenberg comenzó a estudiar física teórica, en octubre de 1920, bajo la orientación pedagógica de Sommerfeld. Al principio, lo hizo con cautela, cerciorándose que podría cambiarse a matemáticas si fracasaba en los estudios de esa disciplina. Sin embargo, evitó las clases de Lindemann, lo que implicó el cambio de sus intereses en las matemáticas por los de la geometría. Pronto su confianza en la física teórica fue tal que ya en el segundo semestre tomó todas las clases de Sommerfeld . Paralelamente, asistió a todas las cátedras de física experimental, que eran obligatorias y, además, comenzó a planear emprender investigaciones en relatividad. Sin embargo, Pauli, que en aquella época se encontraba trabajando para un importante examen sobre la teoría de la relatividad, lo aconsejó que desistiera sobre ese propósito y de que centrara sus esfuerzos en la estructura atómica, ya que entonces se daba la situación sobre este tema de que la teoría no coincidía con la experimentación.
Heisenberg, describió así sus primeros años como estudiante universitario:
Mis primeros dos años en la universidad de München pasaron entre dos mundos absolutamente diversos: entre mis amigos del movimiento de la juventud y en el reino abstracto de la física teórica. Ambos mundos estaban llenos de un intensa actividad y de gran agitación, lo que me reportó dificultades para convivir entre ambos.
Para concebir el mundo cuántico Heisenberg y Niels Bohr se esforzaron por hallar una estructura nueva que estuviera de acuerdo con la nueva mecánic a cuántica. Heisenberg descubrió, cuando intentaba resolver estos problemas interpretativos, el «principio de incertidumbre», principio que revelaba una característica distintiva de la mecánica cuántica que no existía en la mecánica newtoniana.
Según el principio de incertidumbre, ciertos pares de variables físicas, como la posición y el momento (masa por velocidad) de una partícula, no pueden calcularse simultáneamente con la precisión que se quiera. Así, si repetimos el cálculo de la posición y el momento de una partícula cuántica determinada (por ejemplo, un electrón), nos encontramos con que dichos cálculos fluctúan en torno a valores medios. Estas fluctuaciones reflejan, pues, nuestra incertidumbre en la determinación de la posición y el momento. Según el principio de incertidumbre, el producto de esas incertidumbres en los cálculos no puede reducirse a cero. Si el electrón obedeciese las leyes de la mecánica newtoniana, las incertidumbres podrían reducirse a cero y la posición y el momento del electrón podrían determinarse con toda precisión. Pero la mecánica cuántica, a diferencia de la newtoniana, sólo nos permite conocer una distribución de la probabilidad de esos cálculos, es decir, es intrínsecamente estadística.
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