Heisenberg, Werner Karl (Würzburg, 1901. I2. 5.) német fizikus. Az 1932-es fizikai Nobel-díjat 1933-ban kapta "a kvantummechanika megalkotásáért és alkalmazásáért, mely többek között a hidrogénmolekula allotróp módosulatának felfedezéséhez vezetett".

Würtburgban nevelkedett, gimnáziumi és egyetemi tanulmányait pedig Münchenben végezte. A müncheni egyetemen az elméleti fizikát a tudományszak világhírű tudósától, Sommerfeldtől tanulta. Rövid ideig Göttingenben  M. Born hallgatója volt. A filozófia doktora címet a müncheni egyetemen nyerte el az Sommerfeld vezetésével írt, áramlástani kérdésekkel foglalkozó értekezésével. 1923-ban  M. Born tanársegédje volt Göttingenben, majd 1924-ben magántanár lett. 1925-ben cikke jelent meg a kinematikai és mechanikai viszonyok kvantumelméletéről. E dolgozatában Heisenberg közölte azt a felismerését, hogy a kvantumos jelenségek értelmezésére a folytonos függvények helyett olyan matematikai mennyiségeket (operátorokat) kell bevezetni, amelyeknek diszkrét sajátértékeik vannak. Ez a dolgozat vetette meg a kvantummechanika alapját. Az emberi megismerés a kvantummechanika felfedezésével hatolt be az atomi, majd a szubatomi méretek ismeretlen világába. A huszonnégy éves Heisenberg neve olyan nagyságokkal került egy sorba, mint Galilei, Newton, Maxwell és  M. Planck.

Heisenberg 1924-1925-ben ösztöndíjasként, 1926-ban magántanárként dolgozott  N. Bohr mellett, a koppenhágai egyetemen. 1927-ben a lipcsei egyetem elméleti fizika professzorává és az elméleti fizikai intézet igazgatójává nevezték ki. Heisenberg vonzóerejének köszönhető, hogy a lipcsei intézet Németországban az elméleti fizika új központjává vált. 1929-ben Heisenberg előadókörúton volt az USA-ban, Japánban és Indiában. 1941-től a berlini egyetemen tanított. A második világháború befejeztével Heisenberget több német fizikussal együtt Angliába internálták, és ott néhány hónapig fogságban tartották. 1945-től 1956-ig Göttingenben adott elő, 1956 óta a müncheni egyetem professzora. 1947-ben a Max Planck Intézet igazgatójává választották. A termékeny fizikus a fizika és a filozófia határterületén is jelentős lépéseket tett. A XX. század egyik legnagyobb gondolkodójaként tartják számon.

Munkásságának elismerése számos megtisztelő cím és kitüntetés. 1964. március 5-én a budapesti Eötvös Loránd Tudományegyetem is díszdoktorává avatta. A Bohr-féle modell nem tükrözi teljesen a mikrovilág klasszikustól eltérő, meglepően új mozgástörvényeit. Ezek leírására a folytonos függvényekkel dolgozó newtoni mechanika még a Bohr-hipotézisekkel együtt sem alkalmas. Új mechanikára volt tehát szükség, amely a természet kvantumos sajátságait magába foglaló axiómákra épül. Az atomi részecskék mozgástörvényeit leíró új mechanika megalkotásában Heisenberget a következő alapelv vezérelte: tekintve, hogy a mikrofizikai objektumok alapvető mechanikai jellemzőit, a helyüket és az impulzusukat közvetlenül megismerni nem tudjuk — a keringő elektronok képének feladása után — az új elmélet formalizmusának közvetlenül mérhető mennyiségekkel kell dolgoznia. A klasszikus elméletben az atom által kibocsátott fényhullámok frekvenciája, amplitúdói és fázisai összességének megadása teljesen egyenértékű lett volna az elektronpályák megadásával. Hasonló módon a kvantummechanikában is meg lehet adni az atomi rendszerek teljes leírását az atom által kibocsátott fényhullámok amlitúdóinak és fázisainak ismeretében, bár ennek értelmezése nem lehetséges az elektronpályán keringő elektron sugárzásaként. Az elektron koordinátája helyébe ezért a kvantummechanikában a mennyiségek olyan összessége lép, amely a klasszikus pályamozgás Fourier-együtthatóinak felel meg. Ezek azonban már nem az állapot energiájához s a megfelelő felharmonikusokhoz vannak hozzárendelve, hanem az atom két stacionárius állapotához, melyek közötti átmenetre az átmeneti valószínűségek mérvadók. A mérhető mennyiségek, az állapotenergiák és az átmenetgyakoriságok végtelen négyzetes sémákba rendezhetők.
Heisenberg megtalálta e sémákkal való számolás szabályait, és ennek alapján  M. Born felfedezte, hogy e sémák a lineáris algebrában használt mátrixokkal vethetők össze. A klasszikus mechanika mennyiségeihez egy-egy megfelelő mátrixot lehet rendelni. Heisenberg, M. Born és P. Jordan kimutatták, hogy a klasszikus fizika mozgásegyenletei átvihetők a kvantummechanikába, ha ezeket az egyenleteket a klasszikus mennyiségekhez rendelt mátrixok közötti összefüggéseknek fogják fel, és a Bohr-Sommerfeld-féle kvantumfeltételek is úgy tekinthetők, mint a mátrixok közötti összefüggések, felcserélési relációk, amelyek a mozgásegyenletekkel együtt elegendőek az összes mátrix, s így az atom bármely tulajdonságának leírásához. M. Born, P. Jordan és  P. A. M. Dirac érdeme, hogy Heisenberg mátrixmechanikája ellentmondásmentes és gyakorlatilag használható elméletté vált. Kezdetben úgy tűnt, hogy a mátrixmechanika és a kvantumjelenségek leírására E. Schrödinger által létrehozott hullámmechanika egészen eltérő elméletek, de  E. Schrödinger még 1926-ban — a hullámmechanika születésének évében — bebizonyította a két elmélet matematikailag azonos voltát.
Heisenberg első korszakalkotó felfedezését hatásában ugyanolyan jelentős felismerések egész sora követte. 1927-ben megállapította a mikrofizika egyik legalapvetőbb összefüggését, a róla elnevezett határozatlansági relációt. Heisenberg a koordináta- és az impulzusmomentum-operátorok (vagy mátrixok) felcserélési relációját a Bohr-féle kvantumfeltételekből származtatta. A határozatlansági reláció a fel nem cserélhetőség következménye: azok a mennyiségek, melyeknek operátorai nem felcserélhetők, egyidejűleg tetszőleges pontossággal nem mérhetők meg. A határozatlanság magyarázatát a kvantummechanikai mérés folyamatában leli.
Míg a klasszikus elméletben a megfigyelés módja lényegtelen volt a folyamat szempontjából, a kvantummechanikában a mérés a vizsgált objektum és a műszer kölcsönhatásának eredménye, és az atomi folyamatoknak a megfigyelés által történő megzavarása döntő szerepet játszik. Heisenberg kimutatta, hogy a rendszer mérés közbeni megzavarásának elvileg ellenőrizhetetlen része van, így például: a helyzet és az impulzus határozatlanságának szorzata nem lehet kisebb a Planck-állandó 4p-ed részénél. Minél pontosabban megmérjük a nem felcserélhető operátorokkal jellemzett fizikai mennyiségek egyikét, annál kevésbé meghatározható lesz a másik mennyiség. Ennek következtében az atomi folyamatoknál csak bizonyos pontosságig lehetséges a szemléletes leírás. A határozatlansági reláció a "koppenhágai iskola" filozófiájának egyik kiindulópontjává vált, és általában rászorította az ismeretelmélettel foglalkozókat valóság-elképzelésük módosítására.
Heisenberg nevéhez is fűződik az első atommag-elmélet kidolgozása. A neutron felfedezése után, 1932-ben Heisenberg, valamint D. Ivanyenko és  I. J. Tamm vetette először fel, hogy a mag protonokból és neutronokból áll. Heisenberg vezette be a nukleonok közötti kicserélődési kölcsönhatást és az izotóp spin fogalmát. 1907-ben P. Weiss a mágnesség statisztikus elméletét a belső tér hipotézisévet a ferromágnesekre is kiterjesztette. Húsz évvel később Heisenbergnek sikerült a belső teret kvantumelméletileg az elektron spinjére, ezzel a mágnesességet, az elektromossághoz hasonlóan, az elemi részecskék tulajdonságaira visszavezetni. A ferromágneses anyagok esetében a vezető elektronok spin-mágneses momentumainak párhuzamos beállása a Schrödinger-egyenletből szükségszerűen következő kicserélődési kölcsönhatás eredménye. A három stabilis részecske — a proton, a neutron és az elektron — mellett már a 30-as években újabb részecskéket fedeztek fel, és az utóbbi években az új és nem stabilis részecskék száma ijesztően megszaporodott. A fizikusok többsége szerint ezt a tényállást vagy néhány építőkő feltételezésével, vagy annak elfogadásával írhatjuk le, hogy egyetlen lehetséges anyagfajta van, de ez több különféle diszkrét stacionárius állapotban létezik. Az állapotok egy része stabilis, más része nem.
Heisenberg szerint az elemi részek kvantumelméletének megkonstruálására irányuló bármiféle elméleti próbálkozás már kezdetben abba a nehézsége ütközik, amely a speciális relativitáselmélet téridő-struktúrájának és a kvantumelméletnek összefonódásából ered. Az atomi méreteknél kisebb tartományokban az okság elve eleve nem látszik összeegyeztethetőnek a kvantálással. Ezért az anyag bármilyen térelméletének abból ajánlatos kiindulnia, miképpen kombinálható a kvantálás a relativisztikus kauzalitás kisebb vagy nagyobb fokával. E meggondolásokból következően Heisenberg nemlineáris elméletében megállapított néhány általános elvet az anyag alapvető téregyenletének (az ún. világegyenletnek) problémájához. Többek között az alapvető téregyenletek ahhoz, hogy kölcsönhatást írjanak le, nem lehetnek lineárisak. A részecskék tömege ilyen kölcsönhatások következményeként lép fel. A Heisenberg-elméletnek, mely az ún. ősanyag mozgástörvényeit leíró téregyenletbe próbálja összesűriteni az elemi részek fizikájának lényegét, eddig igen szép eredményei születtek, de az elmélet még számos nyitott kérdésre nem válaszolt.