为什么物理学中很多最重要的问题都可以用量子场论来回答？
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物理学中很多最重要的问题都可以借助量子场论来回答：需要描述很多相互作用粒子的动力学，所以量子场论在固体物理中的重要性和在宇宙学中的重要性是相等的。然而，一般来说，对于一个特定的问题，特别是当研究的系统由许多相互作用的粒子组成时，建立量子场的理论模型是极其复杂的。现在，来自维也纳技术大学和海德堡大学的研究团队：
已经开发了一种直接从实验测量中获得这些模型的方法，研究结果已经发表在《物理评论X》杂志上。从某种意义上说，理论本身是可以测量的，而不是将实验结果与理论模型预测进行比较，这应该会给复杂的多体量子物理领域带来新的曙光。近年来，一种研究量子物理系统的新方法，即所谓的“量子模拟器”变得越来越重要，对于一些量子系统，如高温超导体，还没有令人满意的描述。
量子模拟器
其他系统无法直接观测，比如大爆炸后不久的早期宇宙。假设我们还想了解这些量子系统中的一些，我们只需要选择另一个在实验室中容易控制的系统，并对其进行调整，使其行为与我们真正感兴趣的系统的行为相似即可。维也纳理工大学量子科学与技术中心(VCQ)的约格施密德迈尔解释说，例如，对超冷原子的实验可以用来理解我们根本无法研究的系统。
这是可能的，因为不同系统的不同量子物理描述之间有着根本的相似之处。但是，无论研究哪种量子系统，科学家总会遇到一个根本性的问题：如果涉及的粒子太多，量子理论的公式很快就会变得太复杂而无法求解，即使使用世界上最好的超级计算机。这很可惜，因为一个由许多粒子组成的系统特别有趣。在我们的日常生活中，总是有许多粒子同时作用。一般来说，对于一个多粒子系统，精确的量子理论是不可能求解的。
因为在这个系统中，每一个粒子都被考虑在内。因此，科学家们必须找到一种简化的量子描述，它包含了所有的基本属性，但不再依赖于单个粒子的细节。这类似于描述气体，不是对每个原子感兴趣，而是对更一般的变量感兴趣，比如压强和温度。但是，对于多体系统，如何才能得到这样的理论呢？从适用于单个粒子的自然规律出发，纯粹从数学上推导是极其复杂的。但是现在已经证明了，这是没有必要的。
研究发现了一种直接从实验中读取量子场理论描述的方法。从某种意义上说，大自然提供了描述它所必须使用的公式，而这一切都是大自然自己提供的。我们知道，每一个量子理论都必须遵守一些形式规则，比如(关联、传播子、顶点、费曼图)每一个量子物理模型的基本成分。维也纳技术大学和海德堡大学的研究小组已经找到了一种方法，通过实验使这些独立的基本组件变得可用。这些实验结果给多体系统带来了一种不用纸笔的经验量子理论。
多年来，科学家们一直怀疑这在理论上是可能的，但并不是每个人都认为它实际上是有效的。现在科学家已经证明这是对的。通过观察一个特例，可以找到理论并进行数学求解，对测量结果的研究提供了同样的理论基础。这项实验是在原子芯片上的磁阱中捕获数千个超冷原子的情况下进行的。从这些原子云的量子波型可以确定关联函数，从这些关联函数可以推导出适当理论的基本成分。
来源：天体物理学