第8.4节：红移的度规膨胀唯一解释

目录 ／ 第8章：EFT将冲击的范式理论

三步曲目标

帮助读者理解：把红移归因于“空间整体拉伸”的度规膨胀图景为何成为主流，它在观测与逻辑上遇到哪些难点，以及 EFT 如何用“张度势红移 + 演化型路径红移”的统一口径重述同一批数据，使“度规膨胀的唯一性”自然消解。

一、现行范式怎么说

• 核心主张
  在均匀且各向同性的背景下，宇宙的尺度因子随时间增大。光在传播过程中波长被同比例拉长，频率降低，于是出现红移。距离越远，光走得越久，被拉长得越多，红移也就越大。
• 为什么大家喜欢它
  直观、好算、少参数，天然无色散，便于把超新星、重子声波、微波背景等数据装入同一套几何框架中进行联动拟合。
• 应该如何理解
  这是在强宇宙学原理下的一种零阶外观。沿途结构与时间演化被视为小扰动处理，不被当作红移的主要来源。

二、观测中的难点与争议

• 近远之“张力”
  近邻距离梯队与早期背景推断得到的红移斜率存在体系化差别。若红移只来自全局拉伸，这类差别往往只能被放入系统误差或本地特殊性的抽屉。
• 方向与环境的微弱一致性
  在高精度样本中，红移与距离的残差常呈现优选方向或环境依赖的小趋势。这些规律性微差在“唯一来源是拉伸”的口径里缺少物理去处。
• 沿途演化的记忆
  光子穿越星系团、空洞与丝状体，途中的势场在缓慢演化。把这些影响全部当作边角项，常使超新星、弱透镜、强透镜时间延迟之间的细小偏差难以在同一物理账本里对齐。
• 可区分性不足
  把所有红移都解释为尺度因子变化，容易把不同来源的细微差别平均掉，削弱了用残差反演大尺度结构与时间演化的诊断能力。

简短结论

度规膨胀优雅地串起了宏观外观，但把它当作红移的唯一来源，会让那些稳定而微弱的方向性、环境性与沿途记忆信号失去解释价值。

三、EFT 的重述与读者能感知到的变化

EFT 的一句话

本章不采用“空间整体拉伸”的叙事。红移只来自两类张度效应：张度势红移与演化型路径红移。前者是源与观测端处在不同张度势基准的钟表差，后者是光在传播期间穿过正在演化的张度地形，进入与离开不对称而累积的无色散净频移；若地形静止，即便空间起伏也不会留下净频移。

直观比喻

把一次观测想成一次长途演奏。起点与终点的调音基准不同，会让整首曲子整体偏高或偏低，这对应张度势红移。旅途中舞台在缓慢变换，进站与出站的环境不对称，会再叠加一丝稳定的整体移调，这对应演化型路径红移。两者相加，就是“越远越红”的外观。

EFT 重述的三点要义

• 地位降格
  度规膨胀从“唯一成因”降为零阶外观。数据看上去像整体拉开，真正的物理来源是两类张度红移的时间累积。
• 小偏离的物理来源
  方向性与环境依赖来自演化型路径红移对张度地形的成像；近远差异等价于采样了不同的路径与演化时段。这些不再是噪声，而是可读线索。
• 观测上的新用法
  把超新星、BAO、弱透镜、强透镜时间延迟中的残差，按同一优选方向与外场环境汇总，在同一张张度势底图上对齐，用一图多用的方式降低跨探针残差。

可检线索（示例）

• 无色散约束：同一路径的红移偏移在光学、近红外、无线电波段共同移动；若出现显著分色漂移，则不支持演化型路径红移。
• 取向对齐：超新星哈勃残差、BAO 标尺微差、弱透镜大尺度会聚在同一优选方向呈同向微偏。
• 多像差分：同一源的强透镜多像，因路径不同，扣除源本身变化后，红移与到达时间的残差应出现同源的极弱相关。
• 半球对比与环境随动：两侧天空的同一统计量出现亚百分比幅度差，且穿越结构更丰富的视线残差略大，与张度地形图的弱取向一致。

读者可以直观理解的变化

• 观点层
  不再把空间拉伸当作红移的唯一成因，而是用两类张度红移解释“越远越红”的外观。
• 方法层
  从压平残差转向利用残差成像，用一张底图跨探针对齐小偏差。
• 预期层
  更关注方向一致、环境随动的微弱图样，以及强透镜多像的路径相关微差分，而不只依赖全局拟合参数。

常见误解的简短澄清

• EFT 否定红移本身吗
  不。重述的是来源，不是否定现象。
• 这会回到“光疲劳”之类的旧设想吗
  不会。演化型路径红移是无色散的整体频移，不涉及吸收或散射耗能。
• 低红移下还能得到近似线性关系吗
  可以。两类张度红移在近场呈线性叠加，可回收熟悉的近似哈勃律。
• 宇宙在“膨胀”吗
  观测上远处更红是事实，看上去像整体拉开。在 EFT 中，其因并非空间被拉伸，而是张度势红移与演化型路径红移随传播时间的累积频移。

本节小结

把红移唯一归于度规膨胀固然简洁，却会掩盖稳定而细微的方向与环境图样。EFT 用张度势红移 + 演化型路径红移重述同一批观测，既保留“越远越红”的宏观外观，又把残差从负担变成张度地形的像素，实现跨探针的一图多用。由此，“红移的度规膨胀唯一解释”不再必要。