第32章：取向协同全景重构的多探针闭合（方向场潜变量的可复验地图）

目录 ／ 附录-1. 预测和证伪（V6.0）

一、前言

前几章分别在不同观测对象上提出“取向并非随机”的可证伪检验：类星体偏振与丝骨架对齐（第15章）、卫星共转平面与宿主丝主轴共线（第17章）、喷流基座亮度—极化同窗协同（第22章）等。若这些现象共享同一类“方向场约束”，那么它们不应只在各自小样本里零散出现，而应可被统一提升为一张可发布、可复算、可留出复验的“取向协同全景地图”：在天区与红移层析上连续，随环境增强而更显影，并在多探针之间闭合到同一个潜变量方向场；反之，若所谓对齐只来自各自系统学、前景污染或样本选择，那么不同探针之间无法形成稳定闭合，所谓“方向场”也无法跨探针预测与复验。

二、预测（核心一句话）

在不使用任何取向观测作为骨架输入的前提下，可构建并冻结一张环境骨架方向场 PA_fil(θ,z)。并在此基础上，从多探针取向数据联合反演得到一张“取向协同方向场”PA_coh(θ,z)，使各探针的取向残差同时最小。对每个探针 p（偏振、喷流、星系自旋、卫星平面等）存在一个固定的相对关系（平行或垂直），使其夹角分布显著偏离均匀，并且该偏离在环境更强（纤维/结点）处单调增强。同时，PA_coh 与 PA_fil 在同一红移层中显著同向相关，且该相关在频段轮换、处理链轮换与银河前景对照下不翻向、不按色散律重标度。若联合反演得到的 PA_coh 无法跨探针预测留出数据，或仅在单一探针/单一管线成立，或主要沿银河坐标/观测足迹显影，则否证本预测。

三、一句话目标

把“取向协同”从个案统计提升为“可复验的方向场产品”。用跨探针闭合、环境单调性与留出预测三联判据，判定是否存在可工程化验证的取向协同方向场。

四、要测什么

1. 取向观测集合（多探针、同口径）
   • 类星体线偏振位置角 PA_pol（含 Q、U 与偏振度门槛）
   • 射电喷流轴向或核心—喷流位置角 PA_jet（含核心位移校正口径）
   • 星系自旋轴投影角 PA_spin（来自 IFU/HI 速度场或形态—旋转一致性门槛）
   • 卫星平面主轴 PA_plane（仅对平面显著性达标者）
     并为每类探针输出统一的不确定度等级与入样门槛。
2. 环境骨架方向场与强度
   在同一红移层析窗内构建骨架，输出每个位置的 PA_fil 与环境强度指数 J（空洞/纤维/结点等级与连续分位）。
3. 统一的“取向残差”定义
   对任一探针取向 PA_obs 与某一方向场 PA_（PA_fil 或 PA_coh），定义头无向夹角
   ψ = min(|PA_obs − PA_|, 180° − |PA_obs − PA_|)，ψ ∈ [0°, 90°]。
   冻结阈值 ψ0，用 f_align = P(ψ ≤ ψ0) 作为基本偏置指标。
4. 多探针闭合指标
   对每个探针 p 定义其相对关系 s_p（平行或垂直，二选一且预注册冻结），并计算联合目标函数的残差水平与留出预测得分。用训练集确定 PA_coh 后，检验留出集上 f_align、相干角尺度与排序命中率是否显著高于置换对照。
5. 连续性与相关长度
   对 PA_coh(θ,z) 计算在天区与红移轴上的相关长度（连续/碎裂/间断分级），并对比 PA_fil 的相关长度与方向散度。要求“方向场连续性”不沿观测足迹边界与处理拼接边界增强。
6. 无色散与去前景稳健性
   在不同频段、不同仪器链路与不同清洗管线下复算 PA_pol、PA_jet、PA_spin 的取向偏置与闭合得分。进入主结论的部分不得呈随 λ²、1/ν 或带边位置规律翻向或缩放。

五、怎么做

1. 骨架先行、取向后验
   先用星系分布或弱透镜层析重建 PA_fil 与 J，并冻结算法、平滑尺度与红移分箱。此后才引入任何取向观测，避免方向场被目标变量污染。
2. 联合反演的冻结规则
   将 PA_coh(θ,z) 定义为在像素—切片网格上使多探针残差最小的方向场。反演只允许使用训练集，并采用固定正则化（平滑与连续性权重预注册）。禁止在解盲后更换网格尺度或正则权重以追求更高显著性。
3. 前馈—盲化—留出
   • 前馈：仅用 J 与 PA_fil 生成“对齐更强应出现在哪些天区块与红移层”的预测卡
   • 盲化：将探针标签与天区块标签编码，独立管线分别输出 PA_obs 与不确定度分级
   • 留出：留出一整块天区或一整段红移层作为最终仲裁集，PA_coh 不得用留出集重新拟合
4. 跨探针交叉验证
   • 训练用偏振与喷流，验证用星系自旋与卫星平面
   • 训练用低红移层，验证用高红移层
   • 训练用北天区，验证用南天区
     要求闭合得分在三类交叉中同向成立。
5. 环境分层堆栈
   按 J 分层比较 f_align 与闭合得分，检验“空洞弱、纤维强、结点最强”的单调结构。同时控制红移、亮度、信噪与样本完备度，确保单调不是选择函数投影。

六、对照与空检

• 银河前景对照
  检验 PA_pol、PA_jet 与银河尘偏振模板、银河纬度与扫描方向的相关。若对齐信号主要沿银河坐标增强，则判为前景/系统学主导，不计为支持。
• 方向场置换空检
  随机旋转 PA_fil 或对 PA_coh 的像素标签做置换，保持方向分布但破坏空间同位关系。此时 f_align 与闭合得分必须退回随机。
• 红移置换空检
  置换红移切片标签或在切片内重排对象。若取向协同来自真实三维同层结构，置换后偏置与相关长度应显著下降。
• 探针置换空检
  在保持位置与红移不变的条件下置换探针标签或置换 PA_obs 与对象配对，跨探针闭合必须崩塌。若不崩塌，说明分析定义过宽或存在共模系统学。
• 足迹与拼接边界对照
  在不同观测足迹、不同处理批次与不同拼接边界上重复分析。若 PA_coh 的连续性与显著性主要沿拼接边界增强，则判为处理系统项。

七、支持（通过）判据

• 跨探针闭合成立
  在冻结 s_p、ψ0 与反演正则的前提下，PA_coh 能同时提高多个探针的 f_align 与相关长度，并在留出天区/留出红移层上保持显著高于置换对照。
• 环境单调增强成立
  闭合得分与 f_align 随 J 单调增强，空洞层显著弱于纤维层，纤维层弱于结点层。在控制红移、亮度与信噪后仍同向成立。
• 与骨架方向场同向相关成立
  PA_coh 与 PA_fil 在同层析窗内呈显著同向相关，且该相关在频段轮换与管线轮换下不翻向。方向场连续性不沿足迹与拼接边界显影。

八、否证（未通过）判据

• 联合反演无法闭合
  PA_coh 只能提升某一个探针，对其他探针无效或反向。留出集上闭合得分退回随机。
• 环境单调不成立
  对齐强弱与 J 无关，或单调性主要由观测完备度、信噪、亮度分布差异解释。环境置换空检仍同等级显著。
• 系统学主导
  对齐主要沿银河坐标、扫描方向或足迹拼接边界增强。频段轮换、带边留出或更换处理链后结论翻向或崩塌。
• 跨探针预测失败
  用某些探针训练得到的 PA_coh 无法预测其他探针的取向分布，交叉验证三路均失败。

九、系统误差与对策（限三点）

• 银河前景与仪器偏振泄漏
  对策为高银纬优先、尘偏振模板对照、I→Q/U 泄漏上限约束与双管线标定互证。对可疑天区留出或降权。
• 取向测量定义不一致
  不同探针的 PA 定义与对称性不同。对策为统一到 0°–180° 的头无向角、冻结夹角定义与入样门槛，并在探针间采用同一不确定度分级与权重规则。
• 环境骨架重建噪声与径向混叠
  对策为两类独立骨架模板并行（星系骨架与弱透镜骨架）、薄/厚切片双口径输出稳健区间。对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）

若多探针取向在冻结口径下可闭合到一张连续的 PA_coh(θ,z) 全景方向场，并在留出集上保持显著、随环境单调增强且与骨架方向场同向相关、空检可分且对频段/管线稳健，则支持“取向协同全景重构”。若闭合不可复验或主要由前景/足迹/管线系统学主导、跨探针预测失败，则否证本章预测。