量子電動力學（quantum electrodynamics, QED）

量子電動力學是關於光與帶電物質——尤其是電子和光子——的量子理論。它回答一個看似簡單的問題：當帶電粒子相互推拉，或當光被發射、吸收、散射時，在最深的層面上究竟發生了什麼？量子電動力學說，答案由一件反覆出現的小事件搭建而成：一個帶電粒子發射或吸收一個光的粒子。

在實際操作中，量子電動力學是一套計算配方，用來求出任何涉及電子、正電子和光子的過程的機率。你把一個過程可能發生的所有方式列成一系列基本步驟，給每一步賦一個數，再把所有可能性加起來。由於基本交互作用很弱——其強度由精細結構常數決定，約為 1/137——最簡單的圖景佔主導，微小的修正可以按階逐項補上。這使量子電動力學成為一種微擾理論：答案由一個主項加上一系列越來越小的修正構成。

量子電動力學之所以重要，是因為它是第一個真正成功的量子場論，也至今仍是整個物理學中檢驗最精確的理論。它對電子磁矩的預言與實驗吻合到約十二位小數——就像把從紐約到洛杉磯的距離量到一根頭髮絲的粗細。標準模型中其他所有力的理論，包括強交互作用和弱交互作用，都是照著量子電動力學的藍圖建起來的，所以理解量子電動力學，就是理解整個粒子物理的門徑。