Il principio di indeterminazione è enunciato nel 1927 dal fisico tedesco Werner Heisenberg. Esso afferma che la posizione e la velocità di una particella non possono essere misurate simultaneamente con precisione arbitraria. Le implicazioni di questo principio sono rivoluzionarie. Werner Karl Heisenberg nasce a Würzburg, in Germania, nel 1901. Compiuti gli studi di fisica all’Università di Monaco, approfondisce l’analisi della struttura e del comportamento dell’atomo. Nei primi decenni del Novecento, gli studi sull’atomo sono in fermento.

Heisenberg conosce le concezioni più innovative, e si interessa in particolare alla teoria dei quanti, enunciata nel 1900 dal fisico tedesco Max Planck. Secondo questa teoria, l’energia delle radiazioni non cambia in modo continuo, ma a “salti”. E’costituita da quanti, ovvero “pacchetti” di energia che si propagano nello spazio. Heisenberg intuisce la portata innovativa della teoria dei quanti per le ricerche sull’atomo. Per questo, nel 1924, si trasferisce a Copenaghen, dove collabora con il fisico danese Niels Bohr allo sviluppo della fisica quantistica, che in breve tempo scardina le certezze della fisica tradizionale.

Proseguendo la sua indagine sul funzionamento dell’atomo, Heisenberg studia le proprietà delle particelle che lo compongono. Per determinare il movimento di una particella, come di qualunque altro oggetto esistente, la scienza richiede che vengano misurate con esattezza la sua posizione e la sua velocità. Nello sviluppo delle sue teorie, però, Heisenberg nota che, nel caso di oggetti infinitamente piccoli, ciò non è possibile. L’atto stesso dell’osservazione, infatti, altera il comportamento degli oggetti osservati. Per analizzare la posizione di una particella è necessario proiettare su di essa un fascio di luce.

La luce, a sua volta, è composta da particelle chiamate fotoni, che interferiscono con le particelle dell’atomo che si sta analizzando, alterandone l’impulso e dunque la velocità. Heisenberg conclude che, tanto più è grande la precisione con la quale si misura la posizione di una particella, tanto più sarà indeterminata la sua velocità. E viceversa. Lo stesso accade per altre coppie di grandezze misurabili, come l’energia e il tempo. Heisenberg giunge così, nel 1927, a formulare il principio di indeterminazione, secondo il quale non è possibile conoscere contemporaneamente tutte le proprietà di un oggetto.

Di conseguenza, l'universo fisico, per come lo conosciamo, è frutto di un insieme di probabilità, che si manifestano nelle nostre osservazioni. Il tipo di conoscenza che ne deriva, dunque, è probabilistico. Questo principio è una colonna portante della fisica moderna. Ma la sua importanza travalica l’ambito della fisica, e investe tutto ciò che concerne i processi di conoscenza. Lo stesso Heisenberg analizza le connessioni tra le sue ricerche e i vari ambiti del sapere nel volume Fisica e Filosofia. Tra le implicazioni più rilevanti per l’esperienza quotidiana, vi è l’impossibilità di pervenire a una conoscenza oggettiva, completa e imparziale di un fenomeno se prima, chi osserva non è in grado di sapere come egli stesso interferisce sull’oggetto osservato.