爱华网海森堡加入慕尼黑的马克斯米里扬天才基金会成为活跃成员，他的天赋在优越的环境下又得到激励保护生长和发扬。1925年5月，他在哥廷根给马克斯伯尔恩做助手时，开始作手酝酿他的理论。此时，这位年仅23岁的年轻科学家正患枯草热病，医生建议他到赫尔戈兰岛休息两周，他就是凭靠这段休息时间竟完成了自己的事业。他每天用1／3的时间来思考计算建立量子力学、1／3的时间攀岩，余下的时间背诵近东国家的诗集。除散步外，他一直在思考捉摸解决问题的数学方式，几天冥思苦想后，他终于茅塞顿开搞明白了，原来是在物理实验中所观察到的量在起作用，它可取代传统理论中的量子条件。超脱办公室刻板的按步就班的工作，在修养难得的闲暇中他暴发出创新的思想火花，实现了要让旧理论完全让位于新理论的志向，不期修古不法常可为量子力学的奠定创建做出重大贡献，引发了物理学的巨大进展，对研究电子、质子、中子以及原子和分子内部的其它粒子的运动有着广泛的应用，开辟了20世纪物理时代的新纪元。为此，1932年，他获得诺贝尔物理奖，成为继爱因斯坦和波尔之后世界级的伟大科学家。
由海森堡创立的理论奠定了现代量子物理的基础，通过数学计算将每个物理问题转化成实实在在可以测量的量，同时他又指出某些成双共轭的物理变量如位置和动量永远是相互影响的，虽可测量，但其有效性不可能同时测出精确值等等。海森堡阐明了由量子力学解释的理论局限性，有助科学家启门而入更深刻地了解认识世界，是他可齐日月之主功。
1、测不准原理创建时的背景。
上世纪初，玻尔与索末菲创建了半经典原子理论取得了很大成功，该理论假设电子在围绕原子核的固定轨道上转动。但首先由于缺乏概念的自洽和逻辑一贯性，其次对几个关键实验现象(如光谱的反常拉曼效应和辐射性质)等不能提供满意的结果而欠完美不尽人意。[5]（P69）为了弥补玻尔-索末菲模型的缺陷，玻恩、海森堡和W.泡利在德国以及玻尔等在丹麦分别埋头苦干，展开了深入细致的研究工作。1925年6月在海格兰岛养病期间，海森堡的研究有了突破性进展，从而导致了全新协调的原子理论—量子力学的诞生。之后不久，玻恩、P.约丹和海森堡在哥廷根大学建立了量子力学的完备数学体系，史称矩阵力学。
当时量子力学有五种不同的数学体系：(1)矩阵力学，由玻恩、约丹和海森堡在哥廷根建立；(2)Q-代数，由P.狄拉克在剑桥建立；(3)积分方程理论，由K.兰酋斯在法兰克福建立；(4)算符力学，由玻恩和N.维也纳合作完成；(5)波动力学，由苏黎世大学的E.薛定谔于1926年根据L.德布勒意在1923年提出的物质波思想推导建立。在这五种不同表述中，薛定谔的波动力学最为实用，因为它的数学形式直观简洁，可以计算当时所有的原子问题。
如何诠释量子力学波函数的概念是1926年理论物理学界的一大焦点。经过一番辩论，薛定谔的“连续诠释”观点被玻恩的“统计诠释”观点和狄拉克-约丹的“统计变换理论”驳倒了。1927年海森堡首次提出并证明了量子力学的“测不准原理”。紧接着玻尔发展了“互补性原理”。至此量子力学的数学结构不但已经基本完成，而且它的基本概念得到了一定程度上自圆其说的物理诠释，量子力学渐趋完善成熟。[4]（P67）
海森堡在创立矩阵力学时，对形象化的图象采取否定态度。但他在表述中仍然需要使用经典理论中“坐标”、“速度”之类的词汇，当然这些词汇的涵义已经赋予新义，完全不再等同于这些词汇原来的意义了。可是，究竟应该怎样理解这些词汇新的物理意义呢？海森堡抓住云室实验中观察电子径迹的问题进行思考研究，他试图用矩阵力学为电子径迹作出数学表述，可惜没有成功，这使海森堡陷入苦恼和深思。经过反复分析比较后，他终于意识到电子轨道这一提法本身有问题，人们看到的径迹并不是电子的真正轨道，而是水滴串形成的雾迹，水滴远比电子大，所以人们也许只能观察到一列电子的不确定的位置，而不是电子的准确轨道。所以，在量子力学中，一个电子只能以一定的不确定性处于某一位置，同时也仅能以一定的不确定性具有某一速度。可以把这些不确定性限制在最小的范围内，但不能等于零。这就是海森堡对不确定性最初思考研究的结果。
海森堡在1927年的论文一开头就说：“如果谁想要阐明‘一个物体的位置’（例如一个电子的位置）这个短语的意义，那么他就要描述一个能够测量‘电子位置’的实验，否则这个短语就根本没有意义。”海森堡在谈到诸如位置与动量，或能量与时间这样一些正则共轭量的不确定关系时，说：“这种不确定性正是量子力学中出现统计关系的根本原因。”
海森堡的测不准原理得到了玻尔的支持，但玻尔不同意他的推理方式，认为他建立测不准关系所用的基本概念有问题。双方多有悖违发生过激烈的争论,海森堡说：“我们已经有了一个贯彻一致的数学推理方式，它把观察到的一切告诉了人们。在自然界中没有什么东西是这个数学推理方式不能描述的。”而玻尔则说：“完备的物理解释应当绝对地高于数学形式体系。”
玻尔更着重于从哲学上考虑问题。玻尔认为测不准关系的基础在于波粒二象性，他说：“这才是问题的核心。”1927年玻尔作了《量子公设和原子理论的新进展》的演讲，提出著名的互补原理。他指出，在物理理论中，平常大家总是认为可以不必干涉所研究的对象，就可以观测该对象，然而从量子理论看来却不可能了，因为对原子体系的任何观测，都将涉及所观测的对象在观测过程中已经有所改变，因此不可能有单一的定义，平常所谓的因果性不复存在。对经典理论来说是互相排斥的不同性质，在量子理论中却成了互相补充相反相成的一些侧面。波粒二象性正是互补性的一个重要表现，测不准原理和其它量子力学结论也可从这里得到解释，具有确定波长的波动是一个无穷长平面波描写的电子，但在任一时刻粒子的位置在哪里竟然是完全不确定的。[8]（P25）。
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