光と物質の異質性 — 量子化に関する異なる二種類の理論展開の道筋
「光」に関する量子物理学的理論の代表例は、「光のエネルギーEがプランク定数hに振動数νをかけたものになる」というアインシュタインの光量子論(1905)である。同理論において、光は波長λ・振動数νといった「波動性」とともに、そのエネルギー量に関してE=hνという「粒子性」を持つこととされた。
これに対して、「物質」に関する量子物理学的理論の代表例は、「物質のエネルギーはエネルギー量子ε＝ｈνの整数倍に限定される」というプランクのエネルギー量子論(1900)、ボーアの量子論（原子構造論、1913）、ルイ・ド・ブロイの物質波理論（物質波の波長λはプランク定数hを粒子の運動量Pで割ったものになる、1924）、ハイゼンベルクの行列力学(1925)、シュレディンガーの波動力学(1926)などである。
このように、20世紀初頭から1920年代半ばまで、「光」に関する量子物理学的理論と「物質」に関する量子物理学的理論は、20世紀初頭から1920年代半ばまでは基本的には異なる道筋の上に展開されていた。すなわち、「光」（光波）と「物質」は、本質的に異なる2つの物理的存在として、それぞれ異なる理論的体系において取り扱われていた。
これに対して、「物質」に関する量子物理学的理論の代表例は、「物質のエネルギーはエネルギー量子ε＝ｈνの整数倍に限定される」というプランクのエネルギー量子論(1900)、ボーアの量子論（原子構造論、1913）、ルイ・ド・ブロイの物質波理論（物質波の波長λはプランク定数hを粒子の運動量Pで割ったものになる、1924）、ハイゼンベルクの行列力学(1925)、シュレディンガーの波動力学(1926)などである。
このように、20世紀初頭から1920年代半ばまで、「光」に関する量子物理学的理論と「物質」に関する量子物理学的理論は、20世紀初頭から1920年代半ばまでは基本的には異なる道筋の上に展開されていた。すなわち、「光」（光波）と「物質」は、本質的に異なる2つの物理的存在として、それぞれ異なる理論的体系において取り扱われていた。
「場の量子論」の第一の歴史的意義 — 「量子場」の「量子化」による光と物質の理論的統一
「光」と「物質」に関する統一理論的取り扱いは、ルイ・ド・ブロイの物質波理論における「光波も物質波もともにλ＝h/Pを満たす」という先駆的な理論的想定をさらに推し進めた「場の量子論」によって実現された。「場の量子論」(quantum field theory)という理論の第一の意義は、「光」と「物質」を同一の理論的枠組みのもとで統一的に取り扱うことを可能にしたことにある。
「光」と「物質」に関する統一理論的取り扱いは、「場の量子論」では下記のような二つのステップからなる。
「光」と「物質」に関する統一理論的取り扱いは、「場の量子論」では下記のような二つのステップからなる。
第一ステップ — 光を電磁場として、物質を物質場として、光も物質もともに「量子場」として位置づけること
第二ステップ — 「量子場」を「量子化」すること
第二ステップ — 「量子場」を「量子化」すること
「量子場」は、連続性・非局所性を特徴とする物理的存在であり、ニュートン力学的対象としての「波動」が持つ特徴的性格としての波動性を持つ。また「量子場」を「量子化」した結果として、最終的には観測結果における非連続性・局所性、すなわち、ニュートン力学的対象としての「物質」が持つ特徴的性格としての粒子性が得られる。
こうした意味において、「場の量子論」は、「波動性」と「粒子性」という二つの対立的理論要素を統一的に取り扱う量子論的理論体系である。
「場の量子論」の第二の歴史的意義（？） — 「重力場」の量子化による光、物質、重力の理論的統一
ニュートン力学的体系においては、重力が「遠隔作用力」として一般的には理解されている。これに対して一般相対性理論では、重力は「重力場」として捉えられている。
電磁場および物質場が量子化できるのであれば、重力場も量子化可能と考えるのが当然の帰結である。
しかしながら重力場の量子化、すなわち、重力場の量子論は、「重力子」（重力の量子）に関する実験的検証がないこともあり、現在のところその正当性が広く認知されているわけではない。
とはいえ、そうした実験的検証が将来的になされれば、下記の図で示したように、光、物質、重力などといった基本的物理的存在すべてが「量子場」として同種のものとなり、「場の量子論」という理論的形式のもとに統一理論的に取り扱われることになる。
電磁場および物質場が量子化できるのであれば、重力場も量子化可能と考えるのが当然の帰結である。
しかしながら重力場の量子化、すなわち、重力場の量子論は、「重力子」（重力の量子）に関する実験的検証がないこともあり、現在のところその正当性が広く認知されているわけではない。
とはいえ、そうした実験的検証が将来的になされれば、下記の図で示したように、光、物質、重力などといった基本的物理的存在すべてが「量子場」として同種のものとなり、「場の量子論」という理論的形式のもとに統一理論的に取り扱われることになる。
参考図 量子物理学の歴史的形成に関する科学史的描像
「場の量子論」（量子場を対象とする量子物理学）による電磁場・物質場・重力場の統一理論的取り扱い
［注１］ 19世紀における基本的物理的存在としては、上記以外に「電気（電荷）」および「磁気（磁石）」がある。
Maxwell電磁気学により、「電気（電荷）」および「電気力（クーロン力）」、「磁気（磁石）」および「磁力」は、「光」とともに同一理論のもとで統一的に取り扱われるようになった。すなわち、光は「電磁場の変化＝振動を伝搬する波動」として、電場と磁場はそれらの変動が互いに密接に連関する電磁場として、電気力・磁気力は電場・磁場が電荷・磁気にそれぞれ及ぼす力として統一的に取り扱われる。
なおMaxwell方程式の通常の形では電場E、電束密度D、磁束密度B、磁場Hなどが一次的存在物である。しかしながら電磁ポテンシャル（電気スカラーポテンシャルφと磁気ベクトルポテンシャルA）を用いてMaxwell方程式を書き直した方程式を基本的なものとすれば、電磁ポテンシャルが一次的存在物となる。
Maxwell電磁気学により、「電気（電荷）」および「電気力（クーロン力）」、「磁気（磁石）」および「磁力」は、「光」とともに同一理論のもとで統一的に取り扱われるようになった。すなわち、光は「電磁場の変化＝振動を伝搬する波動」として、電場と磁場はそれらの変動が互いに密接に連関する電磁場として、電気力・磁気力は電場・磁場が電荷・磁気にそれぞれ及ぼす力として統一的に取り扱われる。
なおMaxwell方程式の通常の形では電場E、電束密度D、磁束密度B、磁場Hなどが一次的存在物である。しかしながら電磁ポテンシャル（電気スカラーポテンシャルφと磁気ベクトルポテンシャルA）を用いてMaxwell方程式を書き直した方程式を基本的なものとすれば、電磁ポテンシャルが一次的存在物となる。
［注２］ 物質に働く重力（F）ではなく、空間における重力ポテンシャルを一次的物理存在とする場合には、上図とは異なり、非相対論的な重力場(ニュートン重力場）が基本的＝一次的物理描像となり、物質に働く重力（F）は重力ポテンシャルの微分から得られる派生的＝二次的存在という位置付けとなる。
しかしながら、非相対論的な重力場(ニュートン重力場）は19世紀物理学者に広く受け入れられた一次的描像とは言えない。
［注3］ 電磁場の量子論では、電磁場は光子の集合体となる。また電場・磁場ともに、注１で論じたのと同じく、電磁ポテンシャルからの二次的＝派生的存在として位置付けることができる。