در فیزیک کلاسیک وقتی در مورد کمیت هایی همانند موقیعت و تکانه ی یک جسم صحبت می کنیم می توانیم همزمان، مقدار این دو کمیت را با دقت کامل محاسبه کنیم. در واقع هیچ محدودیتی برای محاسبه ی همزمان این کمیتها نداریم. به نظر می رسد که 
در دنیای زیر اتمی نیز همین امر صادق باشد یعنی بتوانیم تکانه و مکان یک ذره را با دقت زیادی محاسبه کنیم و اگر این اندازه گیری با آن اندازه ی دقتی که مد نظر ماست امکان پذیر نباشد این ناشی از عدم وجود یک دستگاه اندازه گیری مناسب است و نه محدودیتی ذاتی در طبیعت.

در سال 1927 فیزیکدان جوان آلمانی ورنر هایزنبرگ اصلی را ارائه کرد که به اصل عدم قطعیت هایزنبرگ مشهور شد. با توجه به این اصل، اگر Δx را عدم قطعیت در محاسبه ی مکان و Δp را عدم قطعیت در محاسبه ی تکانه ی یک ذره در نظر بگیریم در اینصورت خواهیم داشت 2/Δx ) x ( Δp) ≥ ħ) که ħ مقدار ثابت و ناچیزی است که کسری از ثابت پلانک می باشد. به زبان ساده این اصل می گوید که هر قدر میزان خطا در محاسبه ی مکان یک ذره کمتر شود خطای محاسبه ی تکانه ی ذره بیشتر می شود و برعکس. همچنین حاصلضرب خطاهای محاسبه شده همواره از کسر یک مقدار ثابت مشخصی به نام ħ بیشتر است. به عبارت دیگر هیچ گاه نمی توانیم همزمان کمیت های تکانه و مکان یک ذره را با دقت کامل بدست آوریم و این عدم محدودیت در محاسبه ی همزمان این کمیت ها، از ویژگی های بنیادین در طبیعت است و هر چقدر هم که دستگاههای اندازه گیری پیشرفت کند باز هم این محدودیت باقی خواهد ماند.

بر سر پیامدهای فلسفی این اصل، بین بزرگترین نوابغ در قرن بیستم بحث های جنجال برانگیزی جریان داشته است. اینشتین که یک رئالیست بود نمی توانست این اصل را بپذیرد و اعتقاد داشت که عدم دقت در محاسبه ربطی به طبیعت ندارد و این تنها بدلیل نبود دستگاههای مناسب اندازه گیری است. وی همواره با طرح پرسشهایی، سعی در ابطال این اصل داشت و در طرف مقابل نیلز بوهر فیزیکدان برجسته ی دانمارکی قرار داشت که بعد از کش و قوس های فراوان بر سر این اصل و جوابهایی که نیلز بوهر ارائه می کرد، بالاخره در سال 1964 فیزیکدان دیگری به نام جان بل نشان داد که حق با نیلز بوهر بوده است.

این اصل پیامدهای فلسفی مهمی در بر دارد. به عنوان مثال برداشتی که از این اصل می توان نمود این است که ما هیچ گاه نمی توانیم واقعیت جهان را بصورت دقیق مشاهده (اندازه گیری) کنیم زیرا همیشه در اندازه گیری ما یک مقداری خطای اجتناب ناپذیری وجود دارد و این باعث می شود که نتوانیم جهان را بصورت دقیق توصیف کنیم. یعنی هیچ گاه نخواهیم دانست که واقعیت جهان به چه صورت می باشد. در واقع عمل مشاهده بر روی نتیجه ی مشاهده تاثیر می گذارد و باعث تغییر در رفتار جهان می شود. 

به قول جان ویلر فیزیکدان برجسته ی آمریکایی، مفهوم مشاهده کننده جای خود را به مشارکت کننده می دهد. وی این موضوع را در کتابی با عنوان "برداشت فیزیکدان از طبیعت" به صورت زیر بیان می کند:

"در اصل کوانتوم هیچ چیز مهم تر از این نیست که اصل مذکور تلقی ما را از جهان عوض می کند. جهان دیگر چیزی خارجی نیست که با یک شیشه ی بیست سانتی متری از مشاهده کننده جدا شده و بیرون از او ایستاده باشد. امروز مشاهده کننده حتی برای مشاهده ی شیئی به خردی الکترون، باید شیشه را بشکند و به خود الکترون برسد. دستگاههای اندازه گیری اش را نصب کند و تصمیم بگیرد که می خواهد مقدار حرکت آن الکترون را اندازه بگیرد یا موقعیتش را. نصب دستگاهها برای اندازه گیری هر یک مانع نصب تجهیزاتش برای اندازه گیری دیگری می شود. دنیا پس از اندازه گیری دیگر آن دنیای قبلی نیست. برای توصیف اتفاقی که افتاده، باید اصطلاح قدیمی "مشاهده کننده" را کنار نهاد و به جای آن اصطلاح جدید "مشارکت کننده" را گذاشت. جهان به یک معنا، جهان مبتنی بر مشارکت است."