第40章：时间延迟宇宙学中的“环境可预报残差”

目录 ／ 附录-预测和证伪

一、【一句话目标】
在统一时标/频标与源端定标的前提下，针对强透镜时间延迟宇宙学，构建并检验一种可由环境前馈预测的残差：即在采用主流质量建模与外部会聚/剪切修正后，观测时间延迟与模型时间延迟的差值，是否能被视线环境与宇宙网结构（如 κ/γ 场、星系计数、丝状体取向、多平面结构）稳定、跨样本地预测，且对观测频段与光变提取方法近非色散。若该残差与采样节律、微透镜时延、质量片层退化或数据处理口径更相关，或缺乏跨方法—跨团队—跨镜像—跨历年复现，则否证。

二、【要测什么】

• 残差指数（文字化分级）
  在统一带通/对齐/光变抽取后，定义每个系统的归一化时间延迟残差（观测−模型，经尺度化到“预测误差条”），并按强/中/弱；正/负；稳定/不稳定分级；在系统 × 镜像对 × 观测窗口 × 方法族网格上标注符号与幅度稳定性。
• 环境前馈命中率（可预报性）
  仅利用环境图层（加权星系计数/光谱红移、弱透镜 κ/γ、CMB‑κ、丝状体取向、团簇/群落标记、视线多平面质量）生成预测卡（残差方向/量级/镜像位势差的微调）；比较预测—实测的一致性（命中/错向/空击）及其显著性提升。
• 非色散一致性（跨波段/跨光变口径）
  对多波段光变提取的时间延迟，检验残差的排名与符号是否对载频与带边不敏感；若随波段出现系统翻向或随色变缩放，判为色散/微透镜时延主导。
• 零时滞同现（跨方法对齐）
  以单一外参时标对齐不同光变抽取算法（样条/高斯过程/频域法）所得残差序列，评估零时滞峰与侧翼对比，排查方法引入的相位偏差。
• 剖面与阈值
  以视线 κ_ext/γ_ext、丝状体—像列夹角、环境密度分位数为横轴，刻画残差是否呈单调/平台/阈后跃迁；记录团簇视线、强丝贯穿等场景是否触发阈值式增强。
• 退化正交性与形态稳健
  检验残差与质量片层退化（MSD）/幂律斜率—各向异性退化/源重建自由度是否近正交；在不同像型（极小/极大/鞍点）与不同形态（单星系/群落/多平面）中保持符号一致性。
• 历年复现与跨系统一致性
  在历年监测与多系统集合上比较符号与排序是否复现；对高 κ_ext/低 κ_ext子样本进行对照，验证环境分层的可转移性。

三、【怎么做】

1. 数据与图层
   • 时间延迟监测：长期、多波段的强透镜类星体/超新星光变（地基巡天与专门监测）；
   • 成像与光谱：高分辨率像质/环像/宿主成像与透镜/视线光谱，以支撑动力学/恒星质量—光比等约束；
   • 环境与宇宙网：弱透镜 κ/γ 重建、星系计数与光谱红移、丝状体骨架、CMB‑κ、团簇/群落 catalog与多平面质量估计。
2. 统一定标与去系统化
   • 带通/颜色/对齐：发布每波段带通核/色修正，统一到共同带通核并留出带边；对时间戳/采样节律进行外参时标对齐；
   • 光变抽取族：至少采用两条独立管线（样条/频域等），对微透镜色变/季节性窗口显式建模，生成方法留出版本；
   • 质量建模族：并行使用幂律/复合（恒星+NFW）/多平面/自由形状等模型，联合动力学/先验，并显式处理MSD/源面拉伸自由度；
   • 环境前馈：独立团队仅用环境图层输出预测卡（不接触光变与质量建模残差），锁定符号/相对量级/像型依赖；
   • 盲化与仲裁：测量组与前馈组相互盲化；仲裁组对齐预测卡—实测摘要，按系统/像型/方法族计命中/错向/空击率。
3. 序列构建与比较
   • 以系统 × 镜像对 × 波段 × 方法 × 窗口为单元，输出残差指数表与非色散/零时滞指数表（文字化）；
   • 剖面/堆栈：按κ_ext/γ_ext/丝取向夹角/环境分位分箱堆栈，给出平台/单调/阈值标签；
   • 正交与对照：对MSD/斜率退化/源重建/采样节律/微透镜时延构造差分与正交检验，要求目标信号与这些模板近正交。

四、【阳性/阴性对照与剥离假象】

1. 阳性对照（支持“环境可预报残差”）：
   • 在多系统—多方法—多波段下，残差对环境强度与几何呈可复现的单调/平台/阈值关系；
   • 非色散成立：残差的排名/符号对波段/带边/颜色不敏感；
   • 前馈预测卡显著优于随机，且在留出系统上保持命中优势；
   • 与像型（尤其鞍点 vs 极小/极大）呈可预言差异，而对MSD/建模口径稳健。
2. 阴性对照（反对“环境可预报残差”）：
   • 残差主要与采样节律/季节窗口/光变抽取器相关，或随波段呈系统翻向（色散/微透镜时延）；
   • 对质量建模自由度（斜率、各向异性、源面正则）高度敏感，改变口径即消失/翻向；
   • 标签置换/时间反演/方法打乱/像型重标仍“显著”，提示选择/方法偏差；
   • 引入更严格的 MSD 处理/多平面质量/PSF 与核变体/季节窗留出后，信号消失或降至随机。

五、【系统误差与对策（不超过三点）】

• 微透镜时延与色变：恒星微透镜可引入波段依赖的附加时延。对策：并行颜色—波段联合拟合与微透镜先验，对波段置换/带边留出/注入—回收进行稳健性测试。
• 质量片层退化与模型不完备：MSD 与斜率—各向异性退化可将模型不足投影为残差。对策：多模型族并行、显式MSD 自由度、结合动力学/先验与源面拉伸边际化。
• 环境估计偏置：κ_ext/γ_ext 的估计受深度、掩膜、红移不完备影响。对策：多图层—多方法交叉（弱透镜、计数、CMB‑κ、光谱权重）、留出掩膜/深度分层与注入—回收标定。

六、【执行与公开】

• 预注册：系统清单、观测与处理口径、非色散/零时滞/剖面判据、环境自变量与分层、阳性/阴性对照与排除条款、仲裁评分；
• 留出与复验：设定高 κ_ext/低 κ_ext、强丝贯穿/弱丝背景、团簇/场外等留出单元；
• 跨团队复现：互换光变时序/PSF 与核/成像与光谱/环境图层/脚本与日志，执行降采样/加噪/核变体/方法打乱/对齐扰动；
• 公开材料：发布预测卡、残差指数表、非色散与零时滞摘要、建模与环境日志及关键中间产物（文字化）。

七、【成败线】

1. 支持（通过）：
   • 在**≥2 条独立管线、≥2 套质量模型、≥2 种环境重建下，复现可由环境前馈预测且非色散**的时间延迟残差；
   • 残差—环境关系在留出系统与历年监测中保持，且对MSD/源重建/采样节律稳健；
   • 仲裁命中率显著高于随机，并与像型差异一致。
2. 否证（未通过）：
   • 残差主要受微透镜/色散/采样/模型退化驱动，或跨方法—团队—系统不复现；
   • 对口径高度敏感，或在留出单元中消失/翻向；
   • 仲裁命中率接近随机，无法与系统误差/方法伪像区分。