第27章：宇宙尺度“路径红移”四维层析（天区 × 红移 × 环境 × 公共项）

目录 ／ 附录-1. 预测和证伪（V6.0）

一、前言

红移是宇宙学最常用的“距离尺替代品”，但它本质上是端点与路径共同写下的读数：端点给出源端底色，路径给出穿越环境的累积修正。若路径项真实存在，它不应只在少数个案里以“异常值”方式出现，而应能被组织成一套可复验的四维层析：在天区像素与红移切片上连续成图，并在环境分层下呈单调增强，同时满足跨谱线、跨波段的一致性（无色散）。本章把“路径红移”从概念压缩为可操作对象：建立“天区 × 红移 × 环境 × 公共项指标”的四维立方体，以前馈—盲化—仲裁的方式检验其存在或给出上限。

二、预测（核心一句话）

在完成统一频标/时标、源端定标与标准扣除后，可构建路径红移公共项四维层析立方体 Δz_path(θ,z,env)，其满足三条刚性结构：

• 无色散一致：同一天区与同一红移切片内，Δz_path 的方向与强弱在同源多谱线与相邻子带间同向一致，不随 1/ν、1/ν² 或 λ² 等规律重标度或翻向。
• 环境单调增强：Δz_path 的强度随空洞 → 纤维 → 结点单调增强，并与外会聚 κ、外剪切 γ、弱透镜 κ_weak 或等效环境指数 J 的提升一致排序。
• 四维连续可复验：Δz_path 在天区像素与红移轴上呈连续结构，具有可测的相关长度与尺度依赖，并在≥2 套独立管线与≥2 类设施/巡天中同向复现；若残差主要随仪器漂移、线系偏置、分辨率混叠或介质色散而变，或跨法跨队不稳健，则否证该预测。

三、一句话目标

把“路径红移”做成可发布、可复算、可仲裁的四维层析产品：既能被环境前馈预测盲化命中，也能被置换空检与跨设施复验严格否证。

四、要测什么

• 公共项指标（文字化分级）：对每个“天区像素—红移切片”输出路径红移残差的方向（上抬/下压）与强度（强/中/弱），并给出不确定度等级；公共项必须在相邻子带与多谱线中同向。
• 无色散一致性：在同一对象或同一像素内，比较不同谱线族与不同波段给出的残差方向与排序；若出现随 λ²（法拉第/传播旋转）、随 1/ν²（等离子体色散）或随带宽/通道化方式系统变化的“规律性翻向/缩放”，判为介质/链路色散并剔除该部分。
• 环境单调性：将像素—切片单元按空洞/纤维/结点分层，并同时记录连续环境量：κ_ext、γ_ext、κ_weak、星系数密度、到结点距离、骨架强度分位等；对每层输出“增强/平台/不相关”的分级结论，并检验单调排序。
• 角尺度与相关长度：在 10、30、100 Mpc 等尺度平滑口径下，测量公共项的角相关长度与各向异性（是否出现大尺度翻转、半天球差异或沿骨架主轴的延展），并与环境模板的形态连续性比对。
• 红移分层与层析连续性：在薄切片与厚切片两种口径下，评估公共项沿红移轴的相邻切片同向性与强度排序；若仅在宽切片显著而薄切片碎裂，提示径向混叠或选择函数耦合风险。
• 端点控制量：为源端底色设置冻结口径（同源多谱线“整体平移、比值不变”的一致性门槛、宿主质量/光度/线宽/核活动分箱、或等效端点代理量分层），确保公共项不由源端族群漂移伪造。

五、怎么做

• 四维立方体的冻结定义：冻结天区像素化方案（分辨率与掩膜）、红移切片厚度（薄/厚两套并行）、环境分层规则（等级与连续指数）以及公共项指标的提取方式（统计量、去极值规则与不确定度传播）。
• 源端定标先行：先在不接触环境标签的条件下完成源端一致性筛选与端点控制（同类对象匹配分箱、同源多谱线一致性门槛、系统性谱线偏差剔除），再进入路径项层析；禁止用环境结论反向调整端点筛选门槛。
• 两条独立处理链并行：至少两套独立管线并行输出红移残差与公共项指标（不同谱线拟合器、不同波长标定链、不同速度场/系统项口径），只将跨管线同向一致的结果进入主仲裁。
• 环境模板先行与前馈卡：在不使用红移残差的前提下，先构建并冻结环境骨架与 κ/γ/κ_weak 模板；据此为每个像素—切片生成“公共项强/中/弱与上抬/下压”的前馈预测卡，并在进入测量前封存。
• 盲化与留出：对天区块与红移切片做留出分割，将关键天区或关键红移段作为最终仲裁集；测量阶段使用编码标签盲化，不得在解盲后回调像素尺度、切片厚度与掩膜边界。
• 跨设施/跨巡天复验：选择至少两类独立数据体系（例如两台不同谱仪体系的光谱巡天，或光谱巡天与射电/毫米谱线巡天并行），以同一像素—切片—环境口径生成四维立方体并比较同向性；要求在降采样、加噪与掩膜变体下稳健。
• 互证闭环：将层析得到的公共项与强透镜统计、21 cm 公共项层析、以及绝对传播差分测试的方向与排序进行交叉核对；若同一天区同红移层出现一致的“环境增强方向”，则形成加固；若方向系统矛盾，则触发否证或上限收紧。

六、对照与空检

• 标签置换空检：随机置换环境标签或红移切片标签，公共项的环境单调性与层析连续性应显著退回随机；若置换后仍同等级显著，优先判为统计伪相关或管线共模偏置。
• 模板旋转空检：对环境模板作受控旋转或相位随机化（保持统计分布但破坏同位关系），若公共项仍与旋转模板“同样吻合”，则判为方法偏好或选择函数耦合。
• 子带与谱线置换空检：置换相邻子带或谱线族标签后，“无色散同向一致”应显著崩塌；若置换后仍“同样一致”，提示公共项指标定义过宽或被系统漂移锁死。
• 掩膜边界与足迹对照：检验公共项是否沿扫描足迹、纤芯拼接边界、波长标定跳点或掩膜边缘增强；若增强与观测足迹强同位，则优先判为仪器/采样伪像。
• 端点置换对照：在保持环境不变的条件下置换端点分层标签，若公共项主要来自端点族群差异，则“环境单调”会随置换保持；若为路径项主导，置换应显著削弱相关。

七、支持（通过）判据

• 在≥2 套独立管线与≥2 类独立设施/巡天中得到跨谱线/跨波段的无色散公共项四维层析，且公共项在相邻子带与多谱线中方向一致。
• 公共项强度随空洞 → 纤维 → 结点单调增强，并与 κ/γ/κ_weak 或统一环境指数 J 的提升一致排序；环境前馈预测卡的命中率显著高于随机置换，并在留出仲裁集复验通过。
• 公共项在天区与红移轴上呈连续结构，相关长度与尺度依赖可复现；结论对像素尺度、切片厚度与合理掩膜变体稳健，且模板旋转、标签置换空检能显著打碎该结构。

八、否证（未通过）判据

• 残差主要呈色散律或随波段/子带系统翻向，或与波长标定、仪器漂移、足迹边界强相关；更换设施或更换管线后不复现。
• 环境分层下不呈单调或四维连续性差，前馈命中率接近随机；置换空检与模板旋转同样显著。
• 结果对切片厚度、像素尺度或掩膜高度敏感：薄切片下结构崩塌、换口径即翻向，或只在非留出样本显著而在留出集消失。
• 端点置换对照显示“环境效应”主要由源端族群漂移驱动，端点控制后公共项不再成立。

九、系统误差与对策（限三点）

• 波长标定与谱线拟合系统学：不同仪器的频标/像素响应与谱线模型会制造伪残差。对策：双管线并行、跨仪器交叉与稳定度日志；对谱线族做一致性门槛，严禁用单一谱线支撑公共项。
• 速度场与局部动力学混入：近邻速度场、群团内速度弥散与选择函数可能投影成“环境相关”。对策：对低红移段并行采用多速度场口径并传播不确定度；在群团内外分层；对近邻段与高红移段分别报告，避免混用。
• 环境模板误差与径向混叠：骨架重建与弱透镜层析噪声会引入方向场不稳与切片串扰。对策：至少两类独立环境模板并行（星系骨架与弱透镜场骨架）；薄/厚切片双口径；对模板方向散度大或强度低区域降权并标注上限。

十、成败线（一句话版）

若宇宙尺度路径红移可被组织成无色散、随环境单调增强且在天区—红移上连续的四维层析，并在独立设施与独立管线中同向复现、前馈盲化命中且空检可分，则支持本章预测；若残差主要由色散介质、仪器/管线系统学或端点族群漂移解释，或环境单调与四维连续性不可复验，则否证该预测。