Gauge theory, class of quantum field theory, uma teoria matemática envolvendo tanto a mecânica quântica como a teoria especial da relatividade de Einstein que é comumente usada para descrever partículas subatômicas e seus campos de ondas associados. Em uma teoria de bitola há um grupo de transformações das variáveis de campo (transformações de bitola) que deixa a física básica do campo quântico inalterada. Esta condição, chamada invariância de bitola, dá à teoria uma certa simetria, que rege suas equações. Em resumo, a estrutura do grupo de transformações de bitola em uma teoria de bitola particular implica restrições gerais sobre a forma como o campo descrito por essa teoria pode interagir com outros campos e partículas elementares.
A teoria clássica do campo eletromagnético, proposta pelo físico britânico James Clerk Maxwell em 1864, é o protótipo das teorias de medida, embora o conceito de transformação de medida não tenha sido totalmente desenvolvido até o início do século 20 pelo matemático alemão Hermann Weyl. Na teoria de Maxwell as variáveis básicas do campo são as forças dos campos elétrico e magnético, que podem ser descritas em termos de variáveis auxiliares (por exemplo, os potenciais escalar e vetoriais). As transformações de medida nesta teoria consistem em certas alterações nos valores daqueles potenciais que não resultam numa alteração dos campos eléctricos e magnéticos. Esta invariância de medida é preservada na moderna teoria do eletromagnetismo chamada eletrodinâmica quântica (q.v.), ou QED. O trabalho moderno sobre as teorias do calibre começou com a tentativa dos físicos americanos Chen Ning Yang e Robert L. Mills (1954) de formular uma teoria do calibre da interação forte. O grupo de transformações de medida nesta teoria lidou com a isospina (q.v.) de partículas fortemente interagentes. No final dos anos 60 Steven Weinberg, Sheldon Glashow, e Abdus Salam desenvolveram uma teoria de medida que trata as interações eletromagnéticas e fracas de uma maneira unificada. Esta teoria, agora comumente chamada de teoria do eletroweak, tem tido notável sucesso e é amplamente aceita. Durante a metade dos anos 70 muito trabalho foi feito para desenvolver a cromodinâmica quântica (QCD), uma teoria de medida das interações entre quarks (ver quark). Por várias razões teóricas, o conceito de invariância de medida parece fundamental, e muitos físicos acreditam que a unificação final das interações fundamentais (ou seja, gravitacional, eletromagnética, forte e fraca) será alcançada por uma teoria de medida. Veja também a teoria quântica de campo.