תורת קוונטי של מערכות הפיזי שלו משתנים ולתורת הן פונקציות המקומי של הזמן והמרחב. להבדיל ממכניקת הקוונטים של האטומים, תיאוריות שדה הקוונטים לתאר מערכות עם מספר אינסופי של דרגות חופש. תיאוריות כאלה לספק המתארת את האינטראקציות והמאפיינים של חלקיקים יסודיים של שפה טבעית, הוכיחו תצליח לספק הבסיס עבור התאוריות הבסיסיות של האינטראקציות של החומר. הבנת כוחות הטבע הבסיסיים נוכח בהתבסס על תיאוריות שדה קוונטית של החזקים, חלש, אלקטרומגנטית, אינטראקציות כבידה. תורת השדות הקוונטית שימושית גם בחקר מערכות הגוף רבים, במיוחד במצבים בהם גדול באורך אופייני של מערכת לעומת קנה המידה שלו מיקרוסקופי.