海森堡不确定性原理指出，无法同时精确的获得粒子的位置和动量。用公式来表达就是：?x * ?P ≥ h / 4π ——其中?x是位置变化量（粒子位置的不确定性），?P是动量变化量（粒子速度的不确定性 * 粒子质量），h是普朗克常量。
这个公式的内涵就在于，位置变化与动量变化的乘积是一个常数。这就意味着，位置变化与动量变化是此消彼长的关系——位置变化越小，动量变化就越大，动量变化越小，位置变化就越大。
显然，变化区间越大就越不确定，变化区间越小自然就越确定。所以，体现出的就是位置和动量无法同时精确获得，也就是：知道粒子的位置，就不知道它的速度，知道粒子的速度，就不知道它的位置。
事实上，与位置和速度相关的物理量，比如能量和时间、角动量和角度等共轭量，通过数学推导，也会得出同样的结论：是无法同时精确获得这些成对的共轭量的。
那么，为什么微观的粒子，会呈现出这种不确定性呢？
来自海森堡的解释是：不确定性是粒子内在的秉性，既波粒二象性，要测量粒子准确的位置就要波长尽量短，波长越短就越呈现非连续化的粒子特性，对被测粒子动量干扰就越大，而要测量准确的速度就要波长尽量长，波长越长被测粒子的位置就越不精确。
我们可以从两个角度，来理解这个粒子的不确定性：
第一种，确定就需要观测，而观测本身会影响观测结果，导致不确定。
事实上，这里隐藏着一个基础事实，就是信息的传递依赖于光。也就是说，无论使用什么技术手段进行测量，我们想要获得测量的信息，就必须使用光传递信息，而这也就是为什么，信息的传递不能超越光速的原因所在。
于是测量微观粒子，我们就需要用光去照射它，然后捕获这个被粒子散射的光，从而得到粒子相关的状态信息。
那么，如果要确定粒子的瞬时位置，就需要使用波长尽量短的光去照射，因为被测粒子的位置如果处在光波的波峰之间就得不到位置信息——相当于光线绕过了粒子，所以光的波长越短——几乎走直线，获得的位置信息就越精确。
但由于波粒二象性，此时光呈现粒子性，成为不连续的光子，并且波长越短，频率就越高，能量也就越大。因此，高能量的光子撞击到被测量的粒子上，就会干扰粒子的速度和运动方向——导致无法获得其精确的速度信息。
虽然光的波长越短，测量位置越精确。但康普顿波长，被认为是测量粒子位置精确性的基本限制， 其大小取决于被测粒子的质量 。因为当光子能量高到一定程度（超过mc^2，m为被测粒子质量，光子能量由E = hv计算，其中h为普朗克常量，v为频率），其撞击所产生的能量可能还会足够产生出一个，与被测粒子同类型的新粒子，这时就会让旧粒子的原位置，这个测量问题变得没意义。
那么，如果要确定粒子的速度，显然就需要光的波长尽可能的长，因为波长越长，频率就越低，能量也就越小，此时光子对粒子速度和运动轨迹的影响也就越小。而速度等于距离除以时间，我们并不关心粒子的瞬时位置，只需要准确的距离信息。
所以，波长越长测量粒子的速度就越精确。但同时，粒子的瞬时位置就会因为波长更长，而变得更加不精确。
可见，这个不确定性，一个层面是来自于信息的传递依赖于光，另一个层面是光子与被测量粒子，它们之间产生了互相影响——这就导致了观察结果包含了观察行为的影响，而不是观测前的状态结果。
第二种，粒子的状态呈现一种概率（由波函数描述），是粒子固有的秉性，其精确性受到了更为深刻和本质的限制。
这种观点认为，在观测之前，粒子的状态就是不确定的，与测量无关。并且在测量之前，粒子的状态可由波函数描述为一种概率分布，而测量会让波函数坍缩，代表着粒子状态由不确定转变为确定的原因和过程。
波函数，是量子力学中，定量描述微观粒子状态的函数（数学结构）。其代表的是粒子空间位置与动量的一种概率分布，呈现了波动性，可以形象化成“电子云”或是“概率云”。在数学上，波函数是空间和时间的复函数，满足薛定谔方程——处在具体微观条件下，可由相应的薛定谔方程解出。而波函数所表示的波，也被称为概率波或几率波、德布罗意波或物质波。
当然，客观上我们无法获得测量之前的粒子状态，所以你说在测量之前，粒子状态是无法确定的，还是确定但无法获得的，这又有什么区别呢？
这就像，看不到就等于不存在，不知道就等于没发生，测不到就等于不确定。或者就像说，没有超光速的粒子，等同于有超光速但无法感知的粒子，黑洞里没有光，等同于光无法逃逸出黑洞一样。
那么，这个粒子固有的秉性，其实就是波粒二象性与量子纠缠，接下来我们就深入展开来说说这两种特性。
