第35章：全球原子钟高度网络“标度共漂”检验

目录 ／ 附录-1. 预测和证伪（V6.0）

一、前言

原子钟把“时间”做成了可工程化的读数：不同原子种、不同跃迁、不同装置架构都能在同一套时频传递链路上被互相比对。广义相对论对不同重力位势（高度）的频率差给出稳定、可计算的标度关系；而一旦把这一“已知标度”作为基底扣除，剩余残差就成为更深层公共项的试金石。若存在一种与位势差相关的节奏公共项，它不会只出现在某一种钟或某一种链路上，而应在跨原子种与跨链路的联合网络中，以“幅度按位势差标度、时间上零时滞同现、跨链路与跨原子种无色散”的方式显影。相反，若残差主要来自链路温漂、电离—对流层延迟、钟源系统误差或位势改正误差，则其表现必然带有链路依赖、原子种依赖或对模型口径高度敏感，难以跨洲复验。

二、预测（核心一句话）

在统一时频基准与钟源端定标框架下，联通全球原子钟—高度网络（光学格子钟/离子钟/铯喷泉/氢钟飞轮）与多种时频传递链路（光纤双向/卫星双向/GNSS 共视或载波相位/光学卫星链路），在扣除标准重力红移与已知系统改正后，将出现“标度共漂”指纹：在同一时间窗内，不同海拔/位势站点的分数频率残差呈共同漂移或常项位移，其幅度随站点位势差 ΔU（或等效高度差）单调标度；该共漂在时间上零时滞同现；并在跨原子种与跨链路上保持同向一致（无色散）。若共漂可被链路温漂/电离—对流层延迟/钟源系统误差/位势改正误差解释，或缺乏跨洲—跨链路—跨团队复现，则否证。

三、一句话目标

把“高度（位势差）”作为外参，把“钟的残差”作为读数：用标度关系、零时滞同现与无色散三联判据，判断全球原子钟网络中是否存在可复验的“标度共漂”，或给出严格上限并完成否证。

四、要测什么

• 标度共漂指数（文字化分级）
  在站点对/站点群（高海拔—低海拔、内陆—海岛、山地—盆地）上，于统一时间窗内提取分数频率残差的常项位移与缓慢漂移斜率，按“强/中/弱；上抬/下压”分级；并以位势差分位为自变量检验单调标度、平台或不相关。
• 无色散一致性
  在多原子种/多跃迁（如 Sr、Yb、Hg、Al+、Cs）与多链路类型（双向光纤、双向卫星、GNSS 载波相位/共视、光学卫星链路）上，比较共漂方向与强度排序是否保持一致；若随载频/链路带边出现规律性翻向或缩放，判为色散/链路项。
• 零时滞同现（对齐口径）
  以统一外参时标对齐各站时间序列，测度站点群残差的零时滞互相关峰与侧翼对比（强/中/弱）；若共漂在洲际尺度亦呈零时滞同现，计为关键加分项。
• 环境单调性与分层
  记录共漂与固体潮/海潮/大气负载/水储量变化/地磁暴/太阳活动/朔望与日地周期之间的关系，标注“增强/平台/不相关”；并在等位势面、等高度带与地形类型内做分层对照。
• 比值稳健与跨种稳定
  对频率比（光学—光学、光学—微波）检验“整体平移、比值不变”：若比值稳定而绝对频率残差出现共漂，计为支持；若比值本身随载频或原子种呈规律性翻向/缩放，降级为钟源系统项嫌疑。
• 重复季节/历年复现
  比较季节与周年尺度的共漂符号、排序与标度斜率是否可复现；并在极端事件（强地磁暴、极端天气、大范围负载变化）后检验是否同向响应或出现阈值式改变。

五、怎么做

1. 网络与设施族
   • 钟源：光学格子钟（Sr/Yb/Hg 等）、离子钟（Al+/Ca+/Yb+ 等）、Cs 喷泉；以氢钟等飞轮提供连续性并记录飞轮偏置。
   • 链路：城域与跨国双向光纤（暗通道与稳定传递）、双向卫星时频传递（TWSTFT）、GNSS 共视/载波相位、光学卫星链路；同一站点尽可能并行多链路以形成链路交叉核。
2. 统一定标与去系统化
   • 钟源端：发布并实时回归黑体辐射、塞曼、斯塔克、碰撞、腔漂、AOM 偏置等系统项；在跃迁—环境因子上做注入—回收以给出残差上限。
   • 链路端：公布带通核、带边留出、往返不对称、卫星转发器与天线相位中心日志；对链路时延做双向对消/往返平衡，并把链路残差传播到最终不确定度。
   • 位势与高度改正：采用大地水准面/重力位模型并叠加固体潮、海潮、大气负载、水储量与垂线改正，提供不确定度上限；对高不确定区域与时段设留出。
   • 时间尺度与对齐：以单一外参原子时/1PPS 为锚，建立跨站时间闭环；记录时标整定、飞轮切换与闰秒/整点处理日志，避免把时标操作投影为“共漂”。
3. 序列构建与比较
   以“站点对/站点群 × 链路 × 原子种 × 时间窗”为单元，构建共漂指数表与零时滞指数表（文字化）；在位势差分位上做标度回归并输出“单调/平台/不相关”标签。
4. 多尺度分析
   从分钟—小时—日—季—年多尺度滑窗复算，共漂符号与排序必须在尺度切换下保持一致或可解释的尺度依赖；仅在单一窗长显著者不得进入主结论。
5. 前馈—盲化—仲裁
   环境前馈组仅用位势/形变/负载/空间天气与掩膜生成预测卡（共漂方向/强度、是否无色散、零时滞是否显著）；测量组以两条以上独立清洗路径（钟源优先/链路优先）与两种对齐策略并行产出指数表；仲裁组按预注册规则对齐预测卡与实测摘要，在洲别/链路/原子种/季节/方法族维度统计命中、错向与空击率。

六、阳性/阴性对照与空检

1. 阳性对照（支持“标度共漂”）
   在多原子种—多链路—多洲条件下，共漂幅度随位势差呈同向单调或平台，并在对齐口径中显示零时滞同现；共漂不随载频/链路带边出现规律性翻向/缩放；频率比保持稳定而绝对频率残差共漂存在；前馈预测命中率显著高于随机，跨团队/跨设施可复现。
2. 阴性对照（反对“标度共漂”）
   共漂与链路温度、功分、相位中心、对流层/电离层改正高度相关，或随载频/带边表现为色散律；信号仅在单一链路/单一原子种/单一季节显著，或对窗长/对齐/带通核高度敏感；位势改正、高度基准或垂线误差即可复制“单调标度”；标签置换、站点乱序、时间反演、参数打乱后仍“显著”，判为方法或选择偏差并剔除。
3. 空检
   • 对站点标签、链路标签与时间窗标签做置换。
   • 对等位势面内的“同高度对照”做同口径复算。
   • 对同站双钟与同链路双端回传做闭环复核。
   • 任何在空检中不退回随机的结构不得计入主结论。

七、支持（通过）判据

在至少 2 种原子种、2 种链路、3 洲范围内的 2 套独立管线中，观测到随位势差单调标度且零时滞同现的无色散共漂；频率比稳定而绝对频率残差呈共漂；结论对链路选择、窗长、对齐策略与位势模型族稳健；预测卡命中率显著高于随机，并在留出单元中独立复现。

八、否证（未通过）判据

共漂结果遵循色散律或被链路/环境改正/位势改正主导，跨链路或跨团队不复现；结果对参数与口径高度敏感，或在留出单元中消失/翻向；仲裁命中率接近随机，且无法与方法偏差、标定漂移或位势模型误差区分。

九、系统误差与对策（不超过三点）

• 链路伪共漂（光纤温漂、卫星路径延迟变化）
  采用双向对消与往返平衡；带边留出与注入—回收；多链路交叉与核变体稳健性检验，只接受跨链路一致结果。
• 钟源系统误差的季节性（黑体辐射、磁场、密度、腔漂等）
  原位传感器回归与环境扰动扫描；跨原子种差分与飞轮隔离；发布残差上限并将其传播到共漂指数。
• 位势/高度建模误差（大地水准面、负载改正与垂线误差）
  采用多模型族边际化；引入重力与形变实测约束（绝对/相对重力、GNSS、InSAR 等）；对高不确定区与高不确定时段强制留出。

十、执行与公开

预注册：站点/链路/原子种清单、统一定标与去系统化流程、共漂/无色散/零时滞判据、环境自变量与分层口径、阳性/阴性对照与排除条款、仲裁评分规则。
留出与复验：为高海拔—低海拔成对站、海岛/内陆对照与关键季节设留出单元；留出链路类型与留出原子种用于最终确认。
跨团队/跨设施复现：互换计数器数据、链路元数据、改正日志与脚本，开展降采样、加噪、核变体与对齐参数扰动的稳健性测试。
公开材料：发布预测卡、标度共漂指数表、零时滞与无色散摘要、位势/链路/钟源/时标日志与关键中间产物（文字化），以支持独立复算。

十一、成败线（一句话版）

若全球原子钟高度网络在跨原子种、跨链路与跨洲条件下，稳定呈现幅度按位势差标度、时间上零时滞同现且跨体系无色散的残差共漂，并在留出复验与空检中可分，则支持“标度共漂”；否则若信号可由链路、钟源或位势改正系统项解释或不可复现，即被否证。