第3章：同源多谱线“整体平移、比值不变”的源端定标

目录 ／ 附录-1. 预测和证伪（V6.0）

一、前言

红移若以“端点节拍比”为底色（TPR），则对同一源、同一历元发出的所有谱线，最基本的可检后果是：频率整体按同一比例缩放，而谱线之间的无量纲比值保持不变。本章将这一点作为“源端定标”的硬门槛：先把同源多谱线的整体平移从一切线系特有效应中剥离出来，再为后续“端点—路径分解”（第70章）提供可仲裁的零点约束。

二、预测（核心一句话）

对同一源、同一历元、同一区域（同速度分量）产生的多条谱线，在完成仪器标定与已知本地物理修正后，其残余频移应表现为“整体平移、比值不变”：各谱线的分数频移相等，且任意两条谱线的频率比保持与实验室基准一致。用符号表述为：对任意 i、j，Δνᵢ/νᵢ,0 = Δνⱼ/νⱼ,0，且 (νᵢ,obs/νⱼ,obs) / (νᵢ,0/νⱼ,0) = 1（在误差带内成立）。若出现可复验的“线系依赖”差分频移（即不同谱线的分数频移系统性不同），则否证该预测。

三、一句话目标

用同源多谱线的“比值不变”建立源端红移的最小公理，给端点项（TPR）与路径项（PER）提供共同的无色散基线，并排除“线系特有效应”冒充红移底色。

四、要测什么

• 多谱线的分数频移：对每条谱线 i，测得 νᵢ,obs，并以实验室基准 νᵢ,0 构造分数频移 δᵢ = (νᵢ,obs − νᵢ,0)/νᵢ,0，或等价的线红移 zᵢ = (νᵢ,0/νᵢ,obs) − 1。
• 差分一致性：对任意两条谱线构造差分 Δzᵢⱼ = zᵢ − zⱼ（或 δᵢ − δⱼ），检验其是否在误差带内收敛到 0。
• 比值不变性：对任意两条谱线构造比值不变量 Rᵢⱼ = (νᵢ,obs/νⱼ,obs) / (νᵢ,0/νⱼ,0)，检验 Rᵢⱼ 是否在误差带内收敛到 1。
• 细结构与超精细“形状比”：对双线或多线系，检验线间分裂的无量纲比值（例如 Δν_fs/ν、Δν_hfs/ν）是否与实验室一致，用以排除“常数漂移式”解释。
• 同窗一致性：对可做时间序列的源，检验多谱线的整体平移是否在时间上同位同窗；若整体平移随时间漂移，所有谱线应同步漂移且仍保持比值不变。

五、怎么做

• 同区同窗选线：优先选取同一速度分量、同一辐射区产生的窄线；对存在多速度分量的系统，先做分量分解，再在同一分量内比较多线。
• 线系组合策略：至少包含两类物理性质差异显著的谱线（例如不同元素/分子、不同跃迁类型），以增强对“线系特有效应”的识别力。
• 标定与修正口径冻结：波长/频率标定链路、仪器漂移模型、以及已知本地效应修正（塞曼、斯塔克、压强位移、同位素丰度、饱和与辐射转移）在采数前预注册并冻结。
• 盲化：对谱线身份或线系标签做随机编码；先完成谱线中心频率拟合与误差评估，再揭盲计算 Δzᵢⱼ 与 Rᵢⱼ，避免事后挑线。
• 跨仪器复核：同一源的关键线组至少由两套独立仪器/两条独立管线复算；只有跨仪器一致的“比值不变”才计入支持。

六、阳性/阴性对照

• 阳性对照：在实验室或校准源上对多谱线施加已知的整体频率缩放（或等效的统一多普勒平移），检验流程能恢复“比值不变、差分为零”。
• 阴性对照：选取同一源中已知来自不同区域或不同速度分量的谱线组，差分 Δzᵢⱼ 应显著不为零，用以验证方法确能识别“非同区同窗”的差分。
• 系统对照：故意扰动标定（在预注册范围内）或更换标定链路，若 Rᵢⱼ 从 1 系统偏离，则该偏离应与标定误差同向可解释；若偏离无法归因且跨链路复现，则需按否证处理。

七、支持（通过）判据

在预注册的同区同窗线组内，Δzᵢⱼ 在统计与系统误差合并后与 0 不可区分，并且 Rᵢⱼ 在误差带内收敛到 1；该结论对线系选择的小扰动、对两套独立拟合管线与跨仪器复核稳健；对时间序列源，整体平移若存在随时间变化，则所有谱线同步变化且仍满足比值不变。

八、否证（未通过）判据

在同区同窗线组内出现可复验的线系依赖差分频移：Δzᵢⱼ 系统偏离 0，且偏离方向与大小在更换仪器、带宽与处理链后仍稳定；或 Rᵢⱼ 系统偏离 1 且无法被已知本地效应、辐射转移或标定误差解释；或差分结构只在某一类线系上出现并在同一源的另一线系上消失，迫使引入“线系特有效应主导”的解释。

九、系统误差与对策

• 波长标定与谱线中心拟合偏置：采用激光频梳或等效高稳定标定；对谱线中心采用多模型拟合并报告模型平均与协方差；跨仪器复核为硬门槛。
• 同位素丰度与线形非高斯：在拟合中显式纳入同位素与超精细结构模板；对饱和线与强辐射转移线降权或剔除，优先采用窄线与弱线。
• 源内多区域与多速度分量混叠：先做分量分解与速度对齐，再在同一分量内比较多线；对不同发射区（如宽线区/窄线区）严格分组，禁止混组比较。

十、成败线（一句话版）

若同源同区多谱线在统一口径下呈现“整体平移、比值不变”（Δzᵢⱼ≈0 且 Rᵢⱼ≈1）并跨仪器复验，则支持本章预测；若出现稳定、可复验的线系依赖差分频移而无法归因于已知本地效应与标定误差，则否证本章预测。