36-EFT.WP.EDX.Current v1.0 | 第10章 实验设计与证伪（M20-*）

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第10章 实验设计与证伪（M20-*）

I. 章节目标与结构

1. 目标：建立区分 EDX.Current 与经典框架的阳性/阴性判据与功效分析，给出可复现实验方案与发布门限，使 S20-* / S40-* / S50-* / I30-* / M10-* / 第8章 在同一计量与记录口径下闭环。
2. 结构：M20-1 判据与样本量 → M20-2 观测几何/路径设计 → M20-3 数据清洗与盲测 → 样例实验与流程 → 失败模式与排查 → 合规模板 → 对应与退化 → 跨章指引与小结。
3. 共享口径（到达时两式，显式 gamma(ell)、d ell，并记录 delta_form）：
   • 常量外提：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )
   • 一般口径：T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )

II. 测试矩阵与对照（总览）

1. 主要端点：arg Z(omega) 的斜率与平移、|Z(omega)| 的平滑重整化、T_arr 与 ΔT_arr 的可计量变化、核权重 w_p 的可控漂移。
2. 实验型别：
   • 路径切换试验（几何/回流/护线改变 layout → gamma(ell)）
   • 介质扰动试验（温度/应力/偏置微扰 n_eff）
   • 界面绑定试验（改变边界处理与绑定层 I30-* 参数）
3. 对照：经典 RLC/传输线/等效介质模型 Z_ref(omega)；EFT 预测 Z_eft(omega)=Z_ref+ΔZ_T 以 S40-* / S50-* 落地。

M20-1 判据与样本量（Criteria & Power）

一、判据定义（阳性/阴性）

• P1 线性相位平移判据（路径切换）：在相干窗内，Δarg Z(omega) 随 omega 呈线性，斜率 k_φ 满足
  k_φ ≈ ΔT_arr，且线性拟合 R^2 ≥ 0.98、残差 |ε(omega)| ≤ 3·u(arg Z)。阳性：满足；阴性：任一门限失败。
• P2 平滑重整化判据（介质扰动）：随温度/应力缓扫，|Z| 与 arg Z 对应 T_arr(n_eff) 的单调平滑变化，无非因果尖峰与负实部。阳性：通过被动性与 K–K；阴性：任一违反。
• P3 权重响应判据（绑定/边界）：调节护线/接地导致 w_p 目标分量上升/下降，arg Z 的平移量与 Σ_p (Δw_p · T_arr,p) 一致（在 u(T_arr) 内）。阳性：一致；阴性：显著偏离。
• P4 核因果判据（频谱形状）：反演核 K_s(ω), K_t(ω) 右半平面无极点，Re{Z_eft}≥0。阳性：通过；阴性：不通过。

二、效应量与样本量

• 主效应量：δ_T = |ΔT_arr|，δ_φ = |Δ(arg Z)/Δω|，δ_Z = ||Z_eft|-|Z_ref|| / |Z_ref|。
• 功效分析（示意）：对线性斜率检验，目标功效 1-β、显著性 α，相位噪声标准差 σ_φ，频点数 N_ω、带宽 B_ω：
  N ≳ ((z_{1-α/2}+z_{1-β}) · σ_φ / (δ_φ · √S_ω))^2，其中 S_ω 为频率样本的离散方差尺度因子（与 B_ω、采样方式相关）。
• 建议门限：工程验证 1-β ≥ 0.8, α ≤ 0.05；发布对标 1-β ≥ 0.9, α ≤ 0.01。
• 区组与重复：每一配置至少 R ≥ 5 次重复，跨日复测 ≥ 2 组，用于分离 u_env 与 u_sync。

M20-2 观测几何与路径设计（Geometry & Paths）

一、布局与路径

• 由 I30-2 建立 layout ↔ gamma(ell)，定义主路径 γ_main 与 1–2 条受控支路 γ_side，记录段级 {材料, 几何, 邻界, n_eff}。
• 相干窗选择：优先选取 arg Z 近线性区；必要时缩窄频带以提升 R^2 与功效。

二、操控量

• 路径切换：走线拓扑、护线开闭、接地返回路径。
• 介质扰动：温度 T、应力/偏置 b，保证 |Δn_eff| 在线性小扰动窗内。
• 边界处理：镀层/压接/接触界面；在 BC 中显式记录。

三、记录与门限

M20-3 数据清洗与盲测（Cleaning & Blinding）

一、预注册与冻结

• 在测量前冻结：频点集合、采样带宽、拟合方法、判据门限、baseline_id、delta_form、binding_ref。
• 盲测策略：对路径配置/温度标签打乱编码；分析前不揭示真实标签。

二、清洗流程

• 去嵌/同步改正：apply_deemb、time_align；路径改正：path_correct。
• 质量门：Re{Z}≥0、K–K 一致、check_dim=pass；不通过者标记“诊断”。
• 异常与剔除：以预注册规则识别（如三倍中位数绝对偏差 3·MAD），严禁事后调参。

III. 样例实验与执行流程（可复现）

A. 路径切换试验（验证 P1/P3）

• 生成两版等长版图：仅改变护线/回流，得到 {γ_A, γ_B}；标定 n_eff。
• 记录 Z_A(ω), Z_B(ω)；计算 Δarg Z = arg Z_B - arg Z_A。
• 线性拟合 Δarg Z = k_φ · ω + b，检验 k_φ 与 ΔT_arr = T_arr,B - T_arr,A 的一致性；计算 R^2 与残差。
• 结果判定：通过即阳性；否则阴性并给出偏离向量（幅相/频依）。

B. 介质扰动试验（验证 P2）

• 固定布局 γ_main，缓扫温度或偏置，记录 Z(ω;T) 与 T_arr(T)。
• 检查 |Z| 与 arg Z 的平滑重整化与被动性/K–K；拟合 T_arr(T) 的单调曲线并给出 u(T_arr)。
• 结果判定：出现非因果尖峰或负实部即阴性。

C. 界面绑定试验（验证 P3/P4）

• 更换接触/镀层/压接方案，BC 中记录变更；binding_ref 不变。
• 反演核 K_s,K_t 并检验因果/稳定；比对 w_p 变化与 Δarg Z 的一致性。
• 结果判定：核非因果或权重–相位失配即阴性。

IV. 失败模式与排查

• 越窗相干：频带越界导致伪振荡 → 收敛至相干窗或改能量合成。
• 同步失配：Δt_sync 未补偿 → 先行 time_align 并复测参考件。
• 路径漏记：次要支路未建模 → 更新 binding_ref 与 {γ_p}，复验 w_p。
• 去嵌误差：夹具模型不闭合 → 交叉法（TRL/SSL）比对并重标定。
• 过拟合核：右半平面伪极点 → 对 K_s/K_t 加带限/平滑先验。

V. 合规模板（执行片段，可直接粘贴）

protocol:

prereg:

baseline_id: "BLSN-EDX-001"

delta_form: "n_over_c"

binding_ref: "LAY2PATH-xxxx"

criteria: ["P1","P2","P3","P4"]

alpha: 0.05

power: 0.8

configs:

- id: "path_A"

layout: "A"

- id: "path_B"

layout: "B"

acquisition:

freq_span_GHz: [f_min, f_max]

points: N_ω

repeats: 5

alignment:

deemb: {method:"TRL", version:"1.2"}

sync: {dt_sync_s: 2.0e-12}

arrival_record:

form: "n_over_c"

gamma: "explicit"

measure: "d_ell"

qa_gates: ["check_dim","passivity(Re{Z}≥0)","KK_consistency"]

analysis:

tests:

- P1: "linfit(ΔargZ vs ω) → k_φ ≈ ΔT_arr ; R2≥0.98 ; |ε|≤3·u(argZ)"

- P2: "smooth_renorm(|Z|, argZ) & passivity & K-K"

- P3: "Δw_p ↔ ΔargZ slope consistency"

- P4: "no RHP poles in K_s/K_t"

VI. 与经典框架的对应与退化

VII. 跨章指引与小结

• 依赖：M10-*（计量链）、I30-*（绑定/对齐）、S20-5（相位—时延）、S40-* / S50-*（核与映射）。
• 落地：发布时必须附预注册清单、原始记录与对齐/去嵌工件，并给出 u(T_arr)、u(arg Z) 与门限通过情况。
• 小结：本章将实验设计、功效分析与证伪线固化为 M20-* 的执行口径，确保 EDX.Current 的关键预测以可复现、可量化、可否证的方式与经典框架进行并列对照。