沃纳·卡尔·海森堡（Werner Karl Heisenberg，1901年12月5日出生于德国符兹堡，1976年2月1日逝世于西德慕尼黑）是德国著名物理学家，量子力学的主要创始人之一，哥本哈根学派的代表人物。同时，他还因其在第二次世界大战期间作为德国核裂变研究领导者而受到争议。

1920年，海森堡进入慕尼黑大学，1923年获得了博士学位，并在索米菲的指导下发表了关于流体力学方向的博士论文。1926年，他被任命为哥本哈根大学理论物理学讲师。次年，被莱比锡大学聘为理论物理学教授和物理系主任，任职15年。1941年，海森堡被任命为柏林洪堡大学物理学教授和凯泽·威廉皇家物理所所长。1946年，他与同事们重组了哥廷根市物理研究所，该研究后更名为马克斯·普朗克物理研究所。

在海森堡的学术生涯中，他提出了量子力学的矩阵形式（矩阵力学），这一理论的发表以及其应用（主要指氢的自旋异构体发现）使海森堡于1932年获得诺贝尔物理学奖，他的《量子论的物理学基础》是量子力学领域的一部经典著作。此外海森堡又提出了“不确定性原理”（又称“海森堡不确定性原理”）和S矩阵理论等。并且他还在湍流流体力学、原子核、铁磁性、宇宙射线和次原子粒子等领域做出了贡献。在第二次世界大战期间，他是德国核弹计划的主要科学家，相关原子研究方面的工作引起争议。

1955年海森堡当选为伦敦皇家自然知识促进学会外籍院士，1961年当选为美国国家科学院外籍院士。

沃纳·卡尔·海森堡于1901年12月5日出生在德国维尔茨堡（符兹堡）。其父亲是卡斯帕·恩斯特·奥古斯特·海森堡（Kaspar Ernst August Heisenberg），曾任中学教师和维尔茨堡大学讲师，并在海森堡8岁时，成为慕尼黑大学唯一研究中世纪和现代希腊语的教授。母亲安妮·韦克莱因（Annie Wecklein）是慕尼黑精英马克西米利安文理中学校长的女儿。1906年9月，海森堡进入符兹堡小学。1910年，他的父亲被任命为慕尼黑大学中世纪和现代希腊研究教授，他和家人一起搬到了慕尼黑，在那里他们定居在施瓦宾的文化和艺术区。9岁（1911年）时，海森伯格进入马克西米利安文理中学进行了为期9年的学习，数学和自然科学的成绩优异。

1914年第一次世界大战爆发后，由于盟军对德国封锁，食物和燃料等物资短缺，学校长期关闭。海森堡和他的同学开始在学校军事训练部队服役。在德国君主制转向社会民主共和国革命期间，海森堡和他的同学加入了一支从柏林派出部队，一度对学习失去了兴趣，直到德国青年运动才有了新的方向。

1920年，海森堡进入慕尼黑大学，师从阿诺德·索末菲（Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld，德国理论物理学家）、威廉·维恩（Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien，德国物理学家）、普林斯海姆（Alfred Pringsheim，德国数学家）学习物理学和数学，并于1923年获得了博士学位，并在索米菲的指导下发表了关于流体力学方向的博士论文。

在慕尼黑大学1922-23学年，其导师阿诺德·索末菲在威斯康星大学麦迪逊分校休假，海森堡前往了哥廷根大学学习了一段时间，教他的老师主要有马克斯·玻恩（Max Born，德裔英国物理学家和数学家）、弗兰克（James Franck，德国物理学家）和戴维·希尔伯特（David Hilbert，德国数学家）。1924 年，在哥廷根市，在博恩的领导下，他完成了关于反常塞曼效应的适应理论的论文，晋身讲师。在取得博士学位后成为了马克斯·玻恩的助手，直到1926年春天。

在学生时期，海森堡就对光谱学发生了兴趣，掌握了原子物理学方面的许多资料。另外，他经常陪同老师阿诺德·索末菲参加各种学术会议，不仅使他增长了见识，也有机会与尼尔斯·玻尔（Niels Bohr，丹麦理论物理学家）讨论各种问题。海森堡的新颖的见解，引起了波尔的重视，于是毕业后接受了波尔的邀请去哥本哈根工作。

1924年9月17日至1925年5月1日，在国际教育委员会洛克菲勒基金会的资助下，海森堡与哥本哈根大学理论物理研究所所长尼尔斯·玻尔一起进行研究，并于1925年夏天返回哥廷根市。其中，1924年，海森堡在波尔的指导下，对光的色散理论进行探讨，从中产生了对电子轨道的怀疑，当海森堡把这些可观察量和代表轨道模型中周期运动坐标的约瑟夫·傅里叶级数联系起来发现，这种代数是非对易的，两种量的乘积与它们的先后次序有关。他把这篇论文和想法告诉了马克斯·玻恩，并向老师请教。1925 年，海森堡在《关于运动学和力学关系的量子论的全新解释》这篇论文中，创立了新的力学——矩阵代数，名为《量子力学》。到11月，他和助手一起完成了《量子力学II》，被视为新量子力学的基础。

1926年，他被任命为哥本哈根大学理论物理学讲师。次年，年仅26岁的海森堡被莱比锡大学聘为理论物理学教授和物理系主任，任职15年。1927年，海森堡有提出了不确定性原理，这个发现也成为原子物理学最伟大的成就之一。1928年的一篇论文中，他利用泡利不相容原理解开了铁磁性之谜。1929年，海森堡前往美国、日本和印度进行巡回演讲。

1933年1月阿道夫·希特勒上台。同年12月，海森堡因创立的量子力学，尤其是运用量子力学理论发现了同素异形氢，荣获诺贝尔物理学奖。1933年年中，海森堡提出了他的正电子理论。他对狄拉克理论的思考和理论的进一步发展在两篇论文中得到了阐述。第一本是1934年出版的《狄拉克正电子理论评论》（Bemerkungen zur Diracschen Theorie des Positrons），第二本是1936年出版的《狄拉克正电子理论的后果》。在诺贝尔奖的影响下，海森堡成为德国现代物理学的主要人物。

海森堡在20世纪30年代后期的主要工作重点是高能宇宙射线，为此他提出了一种“爆炸阵雨”理论，即在一个过程中产生多个粒子，这与英国和美国物理学家主要青睐的“级联”理论形成鲜明对比。海森堡还在宇宙射线现象中看到了他关于最小长度标记量子力学领域下边界的想法的可能证据。作为量子力学的创始人和理论物理项目的负责人，海森堡吸引了莱比锡市众多来自德国和世界各地的一流学生和访客。海森堡和他的合作者提出了固态晶体、分子结构、原子核辐射散射、铁磁性和霍尔效应的解释以及第一个中子质子模型等重要理论。

1939年波兰战役后，海森堡被征召到陆军武器局工作，负责核能问题。起初，海森堡往返于莱比锡和柏林的德皇威廉物理研究所（KWI）之间。1941年，他被任命为柏林洪堡大学物理学教授和威廉皇家物理研究所所长。1942年后，海森伯格在德国的核研究中发挥了主导作用。考虑到纳粹的背景，这个角色一直备受争议。

1945年1月，海森堡被美国军事情报小组抓获，与其他几名德国物理学家一起在英国被拘留。

1945年，第二次世界大战结束时，海森伯格与其他德国物理学家被美国军队俘虏，送往了英国乡村庄园农场拘留了六个月。在此期间，他们的私人谈话在那里被秘密录音、转录和翻译。1946年，他回到了德国并与同事们重组了哥廷根市物理研究所，致力于复兴新兴的西德共和国的研究。该研究所于1948年更名为马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克物理研究所。

1948年，海森堡在英国剑桥讲学数月。1949年，德国研究委员会 （Deutscher Forschungsrat）成立，该委员会由15名顶尖科学家组成，海森伯格担任主席，该协会于1951年与德国科学紧急协会（Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft）合并为现在的德国研究协会（Deutsche Forschungsgemeinschaft）。1950年和1954年海森堡又应邀到美国讲学。1955年至1956 年冬天，他在苏格兰圣安德鲁斯大学发表了系列讲座，并将其作为专著出版，也就是著名的《物理学与哲学》一书（英文版为《Physics and 哲学》，德文版为《Physik und Philosophie》）。

自1953年以来，海森堡与沃尔夫冈·泡利将理论工作集中在基本粒子的统一场论上，在他看来是理解基本粒子是物理学的关键。当年，他成为亚历山大·冯·洪堡基金会主席，为推进该基金会项目的发展，邀请了许多其他国家的科学家到德国工作。1955年，海森堡忙于将马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克物理研究所迁往慕尼黑。作为该研究所所长，他随研究所前往慕尼黑，并于1958年被任命为慕尼黑大学物理学荣誉教授。他的研究所随后更名为马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克物理和天体物理学研究所。1957年，海森堡对等离子体物理和热核过程问题的研究产生了兴趣，并与日内瓦国际原子物理研究所密切合作，开展了许多工作。他曾多年担任该研究所科学政策委员会主席，卸任后仍担任该委员会成员。

1970年他从马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克物理和天体物理研究所退休，1972年最后一次访问美国。1975年，辞去亚历山大·冯·洪堡基金会主席职务。1976年2月1日，海森堡因癌症在慕尼黑的家中去世。

量子力学中哥本哈根学派的思想在量子力学理论建立过程中，形成了哥本哈根学派，而除了尼尔斯·玻尔作为这个学派的“灵魂”以外，海森堡也起到了不可忽视的作用，在他的学术生涯中分别提出了矩阵力学、不确定性原理、电磁场量子论、矩阵理论、同位旋概念等，并于1932年获得了诺贝尔物理学奖（1933年颁发）。

1925年，年仅23岁的海森堡发表了论文《关于运动学和力学关系的量子论的全新解释》。由于这一理论的发表以及其应用（主要指氢的自旋异构体发现），使他获得了1932年诺贝尔物理学奖。海森堡的量子力学理论主要是基于对原子辐射的观察，提出在某一个给定的时间点，一个电子所处的位置是无法确定的，也无法跟踪它的轨迹，所以尼尔斯·玻尔假定的电子轨道并不存在；诸如位置、速度等力学量，无法用通常的数字来描述，但可以用抽象的数学结构即矩阵来表达，于是海森堡用矩阵形式阐述了该理论（矩阵力学）。

1927年，海森伯格提出了他著名的不确定性原理（也称测不准原理），在一个量子力学系统中，一个运动粒子的位置和它的动量不可被同时确定，位置的不确定性和动量的不确定性是不可避免的，它们的乘积不小于（为普朗克常数），这些误差对于人类来说虽然是微小的，但是在原子研究中并不能被忽略。即：位置的测量越精确，动量的测量就越不精确，反之亦然。在最极端的情况下，一个变量的绝对精度将导致另一个变量的绝对不精确。

这部著作是量子力学领域的一部经典著作。在这部著作中，海森堡基于在芝加哥大学的演讲，展示了量子理论的完整物理图景。他不仅涵盖了他自己的贡献，还涵盖了尼尔斯·玻尔、保罗·狄拉克、萨特延德拉·玻色、路易·德布罗意、恩里科·费米、阿尔伯特·爱因斯坦、沃尔夫冈·泡利、埃尔温·薛定谔、萨默菲尔德、鲁普、威尔逊、格默和其他人在一篇为不是量子理论或现代数学专家的物理科学家写的文章中。

海森堡在六十多岁时撰写了自传，并于1969年在德国出版，1971年以英文出版，随后被翻译成多个国家语言。后来，保罗·福尔曼（美国科学史学家）在《科学》杂志上评论该自传：“这是一本以理性重构对话形式呈现的回忆录。而对话本身就是一种最阴险的文学手段：生动、有趣，特别适合暗示观点，同时又逃避责任。”

1925年，发表的《关于运动学和动力学的量子力学解释》（"Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen". Zeitschrift für Physik. 1925,33 (1): 879–893）是一篇具有划时代意义的论文，主要观点是认为量子力学的问题不能直接用不可观测的轨道来表述，应该采用跃迁几率这类可以观测的量来描述。这篇论文标志着量子物理学的一个重大突破，奠定了不久后产生的“矩阵力学”的基础。

1927年，发表的《论量子理论的运动学和力学的直观内容》（"Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik". Z. Phys. 1927,43 (3–4): 172–198）是海森堡最著名和影响最广的物理学论文。文中提出了“不确定性原理”，即次原子粒子的位置和动量不可能同时准确测量。这一原理和马克斯·玻恩的波函数概率解释一起，奠定了量子力学几率诠释的物理基础。

1939年，欧洲战争的爆发和柏林核裂变的发现增强了物理学家的信心。海森堡作为德国核弹开发计划研制的参与者，和“计划”中的其他同事开始研究核裂变的实际应用。不过纳粹德国自始至终都没有能力将核武器从理论变为现实。海森堡本人提供的一种说法称，他其实并不信任阿道夫·希特勒政权，因此在尽力拖延纳粹德国的研究计划。但曼哈顿计划重要领导人古德施密特等一些人对这种说法嗤之以鼻，这也被称之为“海森堡之谜”。

1941年9月底，德国物理学家海森堡来到丹麦首都哥本哈根，看望丹麦物理学家奥格·玻尔，两人进行了一次只有10分钟的秘密会谈，然后便不欢而散。经过半个多世纪的论证，哥本哈根谜局浮现出两个谜底。但由于证据不足，这两个谜底仍然只能称为“可能性”，不能称为“定论”。可能性之一：海森堡的1941年哥本哈根之行，其秘密身份是纳粹间谍，他希望通过这次会面，打探反法西斯同盟研制原子弹的进展情况。可能性之二：海森堡此次来哥本哈根，是希望奥格·玻尔帮助德国研制原子弹。

AMC 电视连续剧《绝命毒师》讲述了一位化学老师转为毒品生产者，名叫沃尔特·怀特，他用“海森堡”这个名字作为他的笔名来向这位科学家致敬。

在计算机编程术语中，heisenbug 是一种软件错误，当人们试图研究它时，它似乎会消失或改变其行为。

索末菲（Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld）的评价：湍流问题确实太难了，除了海森堡，我不会让别的学生拿它作博士论文。海森堡在理论造诣上，我们都自愧不如。

电子自旋的发现者之一古德施密特（Goudsmit, Samuel Abraham）评价：海森堡是一位很伟大的物理学家，一位深刻的思想家、一位很有教养的人，同时也是一个很有勇气的人。他是我们这个时代最伟大的物理学家之一，但是他在一些狂热的同事没根据的攻击下经受了严重的痛苦。按照我的意见，他在某些方面应该被看成是纳粹政权的受害者。

尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）评价：海森堡在物理学发展中所起的作用，将被当作一种超等的作用而永志不忘。

利奥波第那科学院评价：海森堡是20世纪最重要的物理学家之一，他对基本粒子物理学和核物理学做出了重要贡献。

在量子学说领域中，除了海森堡，还有他的前辈马克斯·普朗克、阿尔伯特·爱因斯坦、尼尔斯·玻尔以及法国物理学家路易·德·希罗格列，这些人都对量子力学有着深远的影响，海森堡不是此领域中唯一成果显赫的科学家。另外，海森堡发表了关于矩阵力学的论文后，其他一些科学家相继做出了许多关于量子力学的成果，例如奥地利科学家欧文·施罗丁格，英籍科学家保罗·狄拉克等等。

海森堡的爱好古典音乐，同时他也是一位多才多艺的钢琴家。 1937年1月，海森堡在一场私人音乐演奏会中结识了其妻子伊丽莎白·舒马赫（Elisabeth Schumacher）。同年4月29日，海森堡与迈克尔·舒马赫完婚。次年，他们有了一对双胞胎，名为玛丽亚（Maria Heisenberg）和沃尔夫冈（Wolfgang Heisenberg）。后续12年，又陆续有了5个孩子分别为芭芭拉（Barbara Heisenberg）、克里斯汀·斯图尔特（Kristen Heisenberg）、约亨（Jochen Heisenberg）、马丁（Martin Heisenberg）和维雷娜（Verena Heisenberg）。其中，约亨后来也成为了一名物理学家，从事核物理研究。而马丁成为了一位德国神经生物学家和遗传学家。