33-EFT.WP.Cosmo.EarlyObjects v1.0 | 第11章 验证实验与对标数据集

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第11章 验证实验与对标数据集

I. 一句话目标

一句话目标：以可复现的实验与对标数据集验证早期对象从“成因—演化—辐射—传播—观测”的端到端建模正确性，量化两口径一致性 eta_T、传播下界、能量一致 {R_env,T_trans,A_sigma}、薄/厚层等效 tau_switch、差分识别度与谱—光变一致性，并给出否证判据与审计流程。

II. 范围与非目标

• 覆盖：验证维度与指标、实验组（A…F）设计、对标数据集（D1…D7）定义与元数据、统计方法与否证线、复现与审计规范、发布与报告结构。
• 非目标：不替代第3–9章的模型/数值实现与第12章误差传播细节；不涉及具体仪器响应或外部观测管线。

III. 术语与符号最小集

• 观测与模型：T_arr_obs/Mod(f, gamma)，Delta_T_arr_obs/Mod(f1,f2, gamma)，F_nu_obs/Mod(f)，LC_obs/Mod(t)；残差 Residual = Obs − Mod。
• 一致性指标：两口径 eta_T = | T_arr^{const} − T_arr^{gen} |；薄/厚层 tau_switch = | T_arr^{thick} − ( T_arr^{thin} + Delta_T_sigma ) |。
• 下界：LB = L_path / c_ref（常量外提语义，一般口径在被积函数中等价）。
• 能量与侧限：R_env,T_trans,A_sigma（R_env + T_trans + A_sigma = 1）；n_eff^± ≥ 1。
• 约束与隔离：n_eff ≥ 1；命名隔离：T_fil ≠ T_trans，n ≠ n_eff。

IV. 验证维度与指标定义

• M1 到达时残差：Residual_T(f, gamma) = T_arr_obs − T_arr_Mod，报告 mean/std 与归一化残差 z = Residual_T/u_c 分布。
• M2 两口径一致性：eta_T 不超阈；以路径/频带为单元统计分布与超限比。
• M3 下界检查：验证 T_arr_obs ≥ LB；边缘样本允许 −k·u_c 内但须单列。
• M4 薄/厚层一致性：tau_switch ≤ 门限，随步长细化单调下降。
• M5 能量一致与侧限：对每个界面事件检查 R_env + T_trans + A_sigma = 1 的余量曲线与 n_eff^± ≥ 1。
• M6 频带差分识别度：corr( Delta_T_arr_obs, Delta_T_arr_Mod ) 与斜率；报告带外泄漏残差。
• M7 谱—光变—到达时一致：F_nu、LC 与 T_arr/Delta_T_arr 的联合一致性（多目标残差与相关系数面板）。
• M8 收敛与稳定：| T_arr^{(fine)} − T_arr^{(coarse)} | ≤ eps_T；若不达标，回溯分段/端点/步长。
• M9 夹持监控：n_eff ∈ [1,n_max] 夹持触发率及其对 T_arr 偏移的估计。

V. 实验设计总则

• 同一路径多频带：差分 Delta_T_arr 消去 n_common，隔离 path term；两频点共享 { gamma[k], Δell[k] } 与分段/修正配置。
• 跨角度多路径：为结构/定向与几何退化破除提供基线；必要时启用 dot( grad_Phi_T , t_hat/n_vec ) 显著性检验。
• 分段显式化：{ ell_i } 端点显式入积，禁止跨界面插值；端点公差与求根方法记录到日志。
• 两口径双算：并行计算 T_arr^{const}, T_arr^{gen}，产出 eta_T 并存档；不达标先回溯 c_ref 与 n_eff 分解。
• 薄/厚层双链路：在 eta_w 邻域执行双算并报告 tau_switch；超阈固定厚层并回溯 SeaProfile/端点。
• 日志与追溯最小集：hash(Catalog/Seeds/Trajectory/SeaProfile/Phi_T/n_eff/gamma)，coords_spec/units_spec/metric_spec，SolverCfg，seed，DimReport。

VI. 实验组 A｜到达时下界与两口径一致性

• 目标：验证 T_arr ≥ LB 与 eta_T 阈值。
• 步骤：A1 标定 c_ref；A2 在均匀/缓变环境中采多条路径；A3 计算 T_arr_Mod（两口径）并统计 eta_T 分布。
• 通过条件：T_arr_obs − LB ≥ −k·u_c 且 eta_T ≤ 阈值；失败样本登记为否证。

VII. 实验组 B｜薄/厚层一致性（Delta_T_sigma vs 体积分）

• 目标：验证 Delta_T_sigma 与厚层体积分的等效性。
• 步骤：B1 选择代表层族（tanh/logistic/spline）；B2 双算 T_arr^{thick} 与 T_arr^{thin}+Delta_T_sigma；B3 随步长/端点公差细化绘制 tau_switch(细化比)。
• 通过条件：tau_switch ≤ 门限；否则固定厚层并回溯 SeaProfile 或 { ell_i } 公差。

VIII. 实验组 C｜频带差分隔离 path term

• 目标：检验差分识别度与带外泄漏控制。
• 步骤：C1 选取带内频点 f_m；C2 计算 Delta_T_arr_obs/Mod 并统计相关与斜率；C3 报告带外残差并入 u_sys。
• 通过条件：相关与斜率达标，带外残差进入 GB 后整体合格。

IX. 实验组 D｜能量一致与界面审计

• 目标：验证界面事件 R_env + T_trans + A_sigma = 1 与侧限 n_eff^± ≥ 1。
• 步骤：D1 识别并标注 Sigma_env；D2 入/出路径配对估计 {R_env,T_trans,A_sigma}；D3 分段/修正双链路对照并检查侧限下界。
• 通过条件：能量一致余量与侧限下界均达标；否则否证接口或剖面设定。

X. 实验组 E｜谱—光变—到达时联合一致性

• 目标：联合 F_nu/LC/T_arr/Delta_T_arr 的一致性与参数可辨识。
• 步骤：E1 生成联合似然并拟合 θ_state, θ_sed, θ_path；E2 检查残差面板与相关矩阵；E3 交叉验证泛化误差。
• 通过条件：联合残差达标与可辨识性良好；若退化严重，调整路径与频带布局或引入先验。

XI. 实验组 F｜噪声注入与稳健性（含 TBN）

• 目标：评估 TBN(x,t) 与带外泄漏对 T_arr/Delta_T_arr/F_nu/LC 的影响与稳健性。
• 步骤：F1 在仿真中注入标定噪声与带外泄漏；F2 反演参数并比较漂移；F3 报告夹持触发率与尾部风险。
• 通过条件：关键指标 M1…M7 在 GB 内，夹持触发率受控并记录。

XII. 对标数据集（D1…D7）

• D1 均匀环境集：n_eff ≡ 1；用于下界与两口径一致（组 A）。
• D2 单层薄带集：含 Delta_T_sigma 基线；用于薄/厚层一致（组 B）。
• D3 厚层剖面集：显式 Delta_k 与样条参数；用于厚层体积分（组 B）。
• D4 匹配标注集：连续/势跃迁/通量跃迁标签与 C_sigma,J_sigma；用于能量一致（组 D）。
• D5 频带色散集：多频点覆盖带宽与指定阶次；用于差分识别（组 C）。
• D6 谱—光变联合集：L_nu, LC 与到达时同步记录；用于联合一致（组 E）。
• D7 噪声稳健集：含 TBN 注入与带外泄漏标注；用于稳健性（组 F）。
  元数据最小集：coords_spec/units_spec/metric_spec，f_grid，gamma[k], Δell[k]，Sigma_env 与 { ell_i }，c_ref 或 CalibCref，hash(Catalog/Seeds/SeaProfile/Phi_T/n_eff)，许可与引用口径。

XIII. 统计方法与否证判据

1. 假设集（示例）
   • H0-1：两口径一致，eta_T ≤ 阈值。
   • H0-2：T_arr_obs ≥ LB。
   • H0-3：薄/厚层一致，tau_switch ≤ 门限。
   • H0-4：Delta_T_arr 与模型差分在线性区/指定阶次吻合。
   • H0-5：R_env + T_trans + A_sigma = 1 且 n_eff^± ≥ 1。
   • H0-6：谱—光变—到达时联合残差达标。
2. 否证线：任一 H0 被拒并排除实现/计量错误即记为否证样本；连续三次独立复现实验否证同一维度，则触发公设或参数化复审（第2/5章）。

XIV. 可追溯与复现

• 工件打包：数据、代码、参数、随机 seed、契约/日志与哈希清单。
• 重放入口：提供 runlist 与 SolverCfg 快照与 metric_spec，可一键重放。
• 审计视图：指标时间序列、否证样本、Delta_T_sigma 触发统计、能量一致与 tau_switch 曲线、两口径一致面板。

XV. 审计与报告

1. 报告结构
   • 概览：数据集、路径与频带、模式与阈值；
   • 指标：M1…M9 面板；
   • 否证线：失败用例与原因归类；
   • 复现：哈希、种子、契约与日志引用。
2. 发布口径：结果以 mean ± k·u_c 报告；差分同步给出相关/斜率与带外残差；薄/厚层给出 tau_switch 曲线与门限。

XVI. 交叉引用

• 《EFT.WP.Cosmo.EarlyObjects v1.0》：第3章（对象最小方程）、第5章（耦合与生长律）、第6章（辐射与传播）、第7章（计量设计）、第9章（数值实现）、第12章（误差预算）。
• 《EFT.WP.Propagation.TensionPotential v1.0》：第11章（验证与对标）。
• 《EFT.WP.Cosmo.LayeredSea v1.0》：第11章（验证与对标）。
• 《EFT.WP.Core.Metrology v1.0 / Core.Errors v1.0》：统计与误差传播基线。

XVII. 产出物

• 验证清单与脚本约定：实验组 A…F 的步骤与 I/O 定义。
• 对标数据集规范：D1…D7 的元数据字段与打包口径。
• 审计模板：指标面板、否证清单、重放说明、哈希清单与 tau_switch/eta_T/能量一致性报告。