为什么引力子自旋为2？

这个问题在《费曼讲授万有引力》一书中有一个非常好的（技术性的）解释。

在这本书中，费曼以他通常开玩笑的方式，引用了金星上的物理学家的例子，他们知道麦克斯韦的理论，也知道量子场论，但他们只是现在才开始熟悉万有引力，并试图弄懂它。

它们观察到两个非常重要的性质。首先，在万有引力中，正质量相互吸引。（相反，在电磁学中，同种电荷，例如两个带正电的质子，相互排斥。）第二，引力是普遍存在的：一个物体的引力“电荷”是它的能量含量，除此之外，该物体的物质属性是无关的。

因此，根据他们所知道的，这些金星科学家开始推测。什么样的场能调和这个神秘的“引力”？

让我们从最简单的开始：一个自旋为0的标量场。这就是牛顿引力势。听起来不错！除了…除了相互作用强度对速度的依赖是错误的，更快的物体会经历更弱的重力。这有什么问题吗？因为这意味着，当我们通过加热给一个物体增加热能时（比如，它的组成粒子摆动得更快），这个物体的引力就会更小。这与等价原理相反，而等价原理是建立在实际观察的基础上的。所以我们必须拒绝自旋0理论。

自旋为1的矢量场理论就像电动力学。自旋为1的场的问题在于，该理论中的同类电荷相互排斥。这不是我们在万有引力中看到的。

像中微子这样的半自旋粒子可以调节万有引力吗？不是真的；交换半自旋粒子意味着改变其他粒子从积分自旋到半自旋，或者相反。也许是一对半自旋粒子？不，这样的理论会改变万有引力的平方反比定律，这个定律自牛顿以来就已经为人所知，并且已经被非常精确地验证过，例如，通过太阳系航天器的跟踪实验。

在穷尽了所有这些可能性之后，我们不得不看下一个可能的情况，一个自旋2张量的引力理论。这就是我们找到的有用之处：最终，一个遵循等价原理的理论，在弱场和非相对论速度的极限下，产生了正确的引力平方反比定律。现在只剩下一个困难：我们发现这样的理论稍微高估了（现在已经非常准确地知道了）水星近日点的异常岁差。但当我们意识到引力场本身具有能量，并且因此必然是引力场本身的一个源时，这个问题就消失了：换句话说，这个理论必须是非线性的。这就是我们如何得出引力张量理论（在量子场论中称为自旋2理论），这就是爱因斯坦的广义相对论。

费曼在20世纪60年代早期做了这些讲座，当时人们对建立量子引力理论的努力仍然普遍持乐观态度。从那时起，我们了解到这个任务比任何人想象的要困难得多。但基本情况并没有改变。我们的经典引力理论仍然是爱因斯坦的张量理论，如果有一个量子引力理论可以在弱场中简化到爱因斯坦的理论，也就是所谓的微扰极限，它就会有自旋2的量子，我们称之为引力子。