測不準原理是量子力學的基礎，它說的是在一個量子力學系統中，一個粒子的位置和它的動量不可被同時確定。精確地知道其中一個變量的同時，必定會更不精確地知道另外一個變量。
但研究人員認為，在不久的未來量子存儲器出現之後，利用量子存儲器一對糾纏態的粒子能夠被同時精確測量位置和動量。
根據發表在《自然物理學》雜誌的一篇論文，研究人員聲稱一種量子存儲器或能打破海森堡測不準原理的限制。研究人員指出，當兩個粒子糾纏，對其中一個粒子的一個變量的閱讀會導致這對粒子的波函數坍縮，從而給予所有變量有限的值選擇。因此，通過利用量子糾纏的過程，使用兩個粒子去計算出一個粒子的完整量子態是完全可能的，他們可以測量出不能同時精確測量的位置和動量值。測量也許不是十分精確，但這無疑打破了海森堡測不準原理的限制。
一. 海森堡的青少年時代 (1901–1925年)
W.K.海森堡1901年12月5日出生於巴伐利亞州小城烏爾茲堡。1910年海森堡一家遷居巴伐利亞州首府慕尼黑市。他的父親A.海森堡在慕尼黑大學擔任中世紀及現代希臘語言學終身教授。
1911年海森堡進入久負盛名的慕尼黑馬克希米廉斯中學，並獲得巴伐利亞州馬克希米廉斯基金會頒發的獎學金。他的外祖父曾任該校校長。海森堡的中學時代恰逢第一次世界大戰。1917年至1919年間他作為志願者服務於戰爭後方從事救助工作。1920年海森堡以優異成績完成了中學學業，轉入路易.馬克希米廉斯大學(即慕尼黑大學)開始學習物理，數學，化學和天文學。
在大學第一學期海森堡想加入數學家F.林德曼的研討班，卻被拒絕了。他轉而選擇物理學家A.索末菲作為導師。索末菲教授精通原子理論，引導海森堡進入了新興的量子論最前沿領域。1922年冬季索末菲帶領海森堡來到哥廷根大學聆聽物理學大師N.玻爾關於原子結構的系列講座。年輕的海森堡給玻爾留下了深刻印象，兩人的師生友誼也從此開始。
索末菲為海森堡選定的博士學位研究課題是一個經典難題—湍流。經過深入研究，海森堡提出了一種巧妙獨到的解決湍流問題的方案。索末菲對海森堡的才能青睞有加，曾寫信給他的父親A.海森堡稱讚道，“你的家庭出了一位物理學與數學奇才”。儘管受到實驗物理學家W.韋恩的刁難，海森堡還是通過了博士論文答辯，於1923年夏天畢業。
獲得博士學位後，海森堡受聘於哥廷根大學，擔任物理學家M.玻恩的助手。
這時他的主要研究興趣轉到了量子理論。經過一年的努力，海森堡在哥廷根順利通過了申請終身教授職位的資格考試。1924年9月海森堡離開哥廷根，以洛克菲勒基金會研究員的身份奔赴他嚮往已久的理論物理學聖地—哥本哈根大學玻爾研究所。這是他人生的一個重要轉折點。
二. 量子力學的誕生 (1925 – 1927年)
在哥本哈根訪問工作數月後，海森堡於1925年5月返回德國，暫時任教於哥廷根大學。1926年5月他再次訪問哥本哈根大學，擔任理論物理學講師和玻爾的主要研究助手。作為量子力學的創始人之一，1925至1927年是年輕的海森堡學術生涯的第一個顛峰期。
玻爾與索末菲的半經典原子理論假設電子在圍繞原子核的固定軌道上轉動。這一理論取得了很大成功，但在解釋幾個關鍵實驗結果(如光譜的反常拉曼效應和輻射性質)時卻徹底失敗了。為了克服玻爾-索末菲模型的缺陷，玻恩、海森堡和W.泡利在德國以及玻爾等在丹麥分別展開了深入細緻的研究工作。1925年6月在海格蘭島養病期間，海森堡的研究有了突破性進展，從而導致了全新自洽的原子理論—量子力學的誕生。之後不久，玻恩、P.約丹和海森堡在哥廷根大學建立了量子力學的完備數學體系，稱為矩陣力學。
當時量子力學有五種不同的數學體系：(1)矩陣力學，由玻恩、約丹和海森堡在哥廷根建立；(2)Q-代數，由P.狄拉克在劍橋建立；(3)積分方程理論，由K.蘭酋斯在法蘭克福建立；(4)算符力學，由玻恩和N.維也納合作完成；(5)波動力學，由蘇黎世大學的E.薛定諤於1926年根據L.德布勒意在1923年提出的物質波思想推導建立。在這五種不同表述中，薛定諤的波動力學最為實用，因為它的數學形式直觀簡潔，可以計算當時所有的原子問題。
如何詮釋量子力學波函數的概念是1926年理論物理學界的一大焦點。經過一番辯論，薛定諤的“連續詮釋”觀點被玻恩的“統計詮釋”觀點和狄拉克-約丹的“統計變換理論”駁倒了。1927年海森堡首次提出並證明了量子力學的“測不準原理”。緊接著玻爾發展了“互補性原理”。至此量子力學的基本概念得到了完備自洽的物理解釋。
三. 萊比錫—原子理論的新中心 (1927 – 1933年)
早在1926年春天海森堡就收到邀請，萊比錫大學有意提供給他一個特聘教授職位。但是他放棄了這個難得的機會，赴哥本哈根訪問並同玻爾一起工作。萊比錫大學的教授職位後來給了索末菲的另一個得意門生G.溫奇爾。1927年年關前後，萊比錫大學的兩位物理學終身教授T.德司考蒂意斯和O.維也納相繼去世。他們空出的實驗物理學教授職位由索末菲的第一個博士生P.德拜填補上，而理論物理學教授職位則給了海森堡。
海森堡於1927年10月到萊比錫任職後，立即吸引了許多天才後生前來求學。海森堡帶領學生們開始了凝聚態量子力學的研究工作，並同其它原子理論研究中心(比如哥本哈根，哥廷根，慕尼黑和蘇黎世)一直保持密切的學術交流。他與蘇黎世的關係尤其特殊，因為他的密友泡利在蘇黎世高等工業大學工作。泡利於1928年獲得了理論物理學終身教授職位。
當1928年夏天溫奇爾離開萊比錫去蘇黎世大學接替薛定諤時(後者已於早些時候赴柏林大學就任以量子論的創始人M.普朗克命名的終身教授職位)，羅斯道克大學的F.洪特加盟海森堡的研究所並擔任數學物理終身教授。洪特與海森堡早在哥廷根就是好朋友，兩人在為人與教學等方面相得益彰，吸引了大批年輕學生和著名學者從世界各地前來萊比錫參加他們的講座與研討會。此外，與數學家們的密切合作使海森堡進一步鞏固了量子力學的數學基礎。
名噪一時的“萊比錫大學周”是由德拜組織的。這一活動促進了現代物理和化學的理論與實驗方法的廣泛交流。在第一次大學周活動中，狄拉克做了關於相對論電子的全新量子理論的講演。
四. 周遊世界及榮獲諾貝爾獎 (1929 – 1933年)
1929年3月初海森堡完成了一篇重要的研究手稿，概括了他兩年來推導相對論性量子場論的嘗試和結果。之後他開始訪問美國，首先到達東海岸的麻省理工學院(波士頓)和哥倫比亞大學(紐約),接著來到芝加哥大學並做了題為“量子理論的物理原理”的系列講座。
當時海森堡的朋友狄拉克正在威斯康星大學訪問工作。兩人相約一道去了美國西部，遊覽了著名的黃石國家公園和加州大學。後來他們經由夏威夷訪問日本。海森堡和狄拉克向
湯川秀樹等日本同行介紹了他們各自在量子力學方面的最新研究工作。最後海森堡取道中國和印度返回了萊比錫，而狄拉克則穿越了蘇聯經由莫斯科回到劍橋。
這趟世界之旅大大提高了海森堡本人和量子力學的知名度。1932年他再次應邀訪問美國。許多美國和日本學生及學者頻繁來萊比錫求學或講學。國際著名的物理學大會(如1930年和1933年在布魯塞爾召開的索爾維會議和1931年在羅馬召開的核物理大會)也紛紛邀請海森堡參加並做報告。這些國際大會以及玻爾研究所舉辦的精英薈萃的小型研討會激發了海森堡的物理思想也同時傳播了他的最新研究成果，其中包括關於原子核結構的理論和關於宇宙線中的高能基本粒子過程的理論。
1933年底海森堡名至實歸，榮獲1932年度的諾貝爾物理學獎—該獎項肯定了他對量子力學理論及其應用的創造性貢獻。與此同時，諾貝爾獎評委會宣佈將1933年度的物理學獎頒發給狄拉克和薛定諤，以表彰他們對新的原子理論的傑出貢獻。
五.“猶太物理學”與“德意志家庭”(1933 – 1939年)
1933年初由新納粹政府蓄意煽動的第一波種族歧視浪潮對德國各大學造成嚴重衝擊。海森堡在哥廷根的老師玻恩和J.弗蘭克不得不移居國外，他的助手F.布勞赫離開了萊比錫，原先的學生如R.佩爾斯和E.泰勒以及原來的助手G.貝克等都無法在德國的大學保留原職。1933年11月，首次針對海森堡的人身攻擊開始了，原因是他拒絕在一篇向A.希特勒獻媚的致詞中籤名。然而海森堡依舊公開反對政府強行解僱更多的猶太同事，儘管他和他的朋友們的這種努力在殘酷的現實面前是徒勞的。
在猶太學者被驅逐出德國各大學和研究所之後，科學界的納粹幫兇們加強了他們反對普朗克、M.馮勞厄和索末菲的活動。更有甚者，他們把矛頭指向年輕的海森堡，因為在這些人眼中海森堡是“猶太物理學”(特別是相對論和量子力學)的主要代表人物之一。海森堡成功地抵制了用心險惡的誹謗，但最終他沒有被當局允許去接任他的導師索末菲在慕尼黑大學的終身教授職位。此後，現代物理學的研究環境在德國急劇惡化，而美國則在許多方面取代德國處於領先地位。
許多萊比錫的同事在這段困難時期給予了海森堡巨大幫助和安慰。1937年4月，海森堡與E.蘇瑪赫結婚，組成了一個典型的“德意志家庭”。兩人共生育了七個孩子。有限的國外旅行以及那仍舊具有國際水準的萊比錫理論物理研討會使得海森堡能夠和世界範圍的量子物理學家們保持一定程度的聯繫和交流。儘管戰爭的陰雲籠罩歐洲，儘管收到名聲卓著的美國大學的高薪聘請，海森堡經過一個夏天在巴伐利亞的阿爾卑斯山避難之後依然於1939年8月返回萊比錫。
六. 從和平到戰爭：核物理與核能源 (1935 – 1945年)
在三十年代海森堡繼續探索一個能夠滿足相對論的量子場理論。他為此與泡利和其他蘇黎世的同行開展了合作研究。海森堡和他的學生在高能宇宙線和介子理論方面也做了大量工作，並和日本著名物理學家湯川秀樹就有關問題通過書信進行探討。他成功地創立了萊比錫理論核物理講習班， 在國際上久負盛譽。這個講習班直到第二次世界大戰爆發後才
被迫停辦。
1938年12月O.哈恩和F.思特拉斯曼發現了鈾裂變。這一發現使得原子能的開發和利用成為可能。1939年9月戰爭在歐洲爆發，德國軍械局把利用鈾裂變製造核武器的研究立項，並招海森堡來領導這個項目。海森堡首先在理論上分析了“鈾裂變機器”的工作原理，然後和他的萊比錫同事進行了實驗研究。1942年春天他們相當肯定地得出結論，建立以天然鈾為燃料和以重水為緩衝劑的核反應堆是現實可行的。
到了1942年年中，納粹軍械局將上述鈾裂變項目轉交民用部門負責。海森堡被任命為凱薩-威海姆物理研究所所長兼柏林大學教授，計劃在柏林進行核武器的具體研製和大規模實驗。由於戰爭條件的限制，該計劃直到1945年初才在德國南部小城海格勞赫實施並近乎取得成功。
儘管海森堡肩負戰時秘密使命，他仍被允許數次出訪國外，其中包括1941年9月的哥本哈根之行。海森堡是否在哥本哈根將德國的核武器計劃洩露給了玻爾已成為一個歷史謎團。就海森堡本人而言，他希望訪問交流能使自己與丹麥、荷蘭、匈牙利以及瑞士的同事和朋友保持學術聯繫。
在歐洲戰事即將結束時，一個美國特別分隊逮捕了海森堡和其他九位德國原子物理學家。他們被拘留在英國將近一年，接受盟軍的秘密審訊。在拘留所裡，海森堡等人獲悉了日本廣島和長琦被美軍原子彈摧毀的消息。第二次世界大戰以核武器的研製成功和毀滅性使用後果而告終。
七. 重建德國和歐洲的物理事業 (1945 – 1957年)
1945年10月，和海森堡一同被拘留在英國的德國物理學家哈恩榮獲1944年度的諾貝爾化學獎—該獎項肯定了他率先發現鈾裂變的科學意義。在這之前，英國物理學家及政府科學顧問P.布拉克特已經同哈恩，海森堡和馮勞厄討論了重建德國科學事業的可能性。
重建工作是在盟軍的嚴格監督和限制下展開的。由於飽受戰火的摧殘，德國當時一片廢墟。幾個前凱撒-威海姆學會所屬的研究所遷到英美控制區，由馬克思-普朗克學會統一領導。這樣海森堡將他的物理研究所從柏林遷至哥廷根，並增加了基本粒子物理和天體物理等新學科。不久以後海森堡與英國、意大利、瑞士和西班牙的同行恢復了密切的學術交流。日益廣泛的國際交流慢慢沖淡了盟軍原定的對德國科學家從事原子和原子核物理研究的種種限制。
在重振西德的科學事業過程中，海森堡和時任馬普學會主席的哈恩起了關鍵作用。1949至1951年間，海森堡擔任德意志研究院院長。他同時是西德政府處理核問題的科學顧問。到了五十年代中期，西德也參加了一些開發利用核能的項目。然而海森堡、哈恩、馮魏茨塞克和其他科學家堅決反對政府生產製造任何核武器。他們為此於1957年4月發表了著名的哥廷根限制核武器宣言。
1952年6月，由海森堡等人倡議的西歐核子研究中心(CERN)在日內瓦正式創建。這是一個以研究基本粒子和原子核的性質與相互作用為目標的國際物理中心，海森堡是該中心的首任科學政策委員會主席。德國的許多科研機構(如海森堡任所長的哥廷根物理研究所)都參加了西歐核子中心的合作項目。
1953年海森堡擔任戰後重建的A.馮洪堡基金會主席，邀請世界各國的優秀青年學者到西德的大學和研究所從事科學研究和交流。他擔當這一職務達二十七年之久，直到去世。如今馮洪堡基金會名聲顯赫，受它資助過的學者遍佈全世界。
八. 科學、政治、哲學和藝術 (1955 – 1976年)
通過戰後的各種活動，海森堡逐步規劃和重組了德國的基礎科學研究。特別是在馬普學會內部和涉及所謂“大規模科學研究”計劃方面，海森堡起的作用影響深遠。1958年9月海森堡回到慕尼黑，將他原先的研究所擴展為國際著名的馬克思-普朗克物理和天體物理研究所，並與L.比爾曼共同擔任所長。以此為模式， 海森堡又在慕尼黑附近的伽興市推動成立了馬普等離子體研究所和馬普大氣物理所，在斯坦堡市推動成立了馬普生態環境研究所。
對於海森堡來說，一個關於物質的最基本組份的理論應該基於對稱性、簡單性和完整性。這不僅反映了他作為物理學家的深邃洞察力，也是他的世界觀的思想基礎。他認為對稱性、簡單性和完整性是概括物質世界的普遍規律的出發點，可以從物理學、化學和生物學延伸到人類意識、社會秩序、宗教行為和藝術活動的各個方面。
海森堡晚年致力於建立一個描述基本粒子及其相互作用的統一量子場論。他的研究工作最初得到了泡利的支持， 但是後來泡利開始懷疑海森堡的物理想法並最終退出了合作。海森堡的有關研究結果雖然在1959年後陸續發表，卻沒有被物理學界廣泛接受。這種情況是他以往不曾遇到的，也很令他失望。儘管如此，海森堡的所謂非線性旋量場理論包含了許多具有創新意義的物理思想，啟發後人最終成功地建立了電磁和弱相互作用的統一量子理論。
雖然戰後德國分裂成東西兩個不同的政治實體，這並沒有影響海森堡偶爾從西德造訪屬於東德的萊比錫。他於1958年在萊比錫物理研究所和1967年在薩克遜科學院的講演吸引了大批聽眾，造成了廣泛的影響。
1976年2月1日，一代物理學宗師海森堡在慕尼黑逝世，享年七十五歲。
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