从引力子到引力：神话与现实

存在一种普遍信念，并被标准教科书中的陈述所强化：（i）通过将无质量自旋-2场$h_{ab}$自洽地耦合到总能量动量张量（包括其自身）上，可以获得完整的非线性爱因斯坦引力理论；（ii）该过程是唯一的，并导致Einstein-Hilbert作用量；（iii）它仅使用洛伦兹不变场论中的标准概念，不涉及任何几何假设。在提供了几个理由说明这些信念值得怀疑——并批判性地重新审视了几个先前的尝试——之后，我们进行了详细分析以澄清情况。首先，我们证明从线性理论中引力子的标准作用量出发并反复迭代，\textit{不可能}获得Einstein-Hilbert（EH）作用量。其次，我们利用爱因斯坦理论作用量的泰勒级数展开，识别出张量$\mathcal{S}^{ab}$，引力子场$h_{ab}$在最低阶与之耦合。我们表明，二阶张量$\mathcal{S}^{ab}${\it 不是}引力子的常规能量动量张量$T^{ab}$，并为这一特征提供了解释。第三，我们通过将自旋-2场逐阶显式耦合到这个二阶张量$\mathcal{S}^{ab}$并求和无穷级数，构造了源为自旋-0场、自旋-1场或相对论性粒子的完整非线性爱因斯坦理论。最后，我们构造了通过将$h_{ab}$逐阶自洽耦合到常规能量动量张量$T^{ab}$获得的理论，并表明这{\it 不会}导致爱因斯坦理论。（已压缩）