GPT (401-450) | 437｜喷流截面分层流证据偏强

437｜喷流截面分层流证据偏强｜数据拟合报告

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    "Path",
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    "ModeCoupling",
    "SeaCoupling",
    "STG",
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  "mainstream_models": [
    "脊柱–鞘层（spine–sheath）与剪切层模型：高洛伦兹因子脊柱包裹于较慢鞘层；横向亮度/谱/极化梯度由剪切与磁场螺度决定；多区 IC/SSC 解释高能辐射。",
    "单区/横向均一喷流 + 几何/多普勒效应：侧向亮化可由投影与视向速度场产生；RM 梯度与 EVPAs 扭转可部分由前景 Faraday 层与弯折几何解释。",
    "层化加速与冷却：横向粒子老化与再加速在半径上重塑谱指数/偏振分布；层化动能/电磁能分配改变光变与相位关系。",
    "观测系统学：合成波束与 uv 覆盖、带宽去偏、绝对极化标定、RM 去包裹与芯移校正不足，会夸大“分层”信号。"
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    {
      "name": "VLBA/MOJAVE 15 GHz（AGN 样本；横向亮度/谱/运动学）",
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      "n_samples": ">10^4 条横切剖面与多历元影像"
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    {
      "name": "GMVA/EHT 86–230 GHz（核心区极高分辨率；EVPA/偏振分数/RM）",
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      "n_samples": "数千条闭合量与偏振可见度"
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    { "name": "ALMA/VLA 多频偏振/全强（RM 网格与芯移）", "version": "public", "n_samples": "上万条频率对跨" },
    {
      "name": "Fermi-LAT/Swift-XRT/NuSTAR（高能 SED 与相位关联）",
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      "n_samples": "多源多历元 SED 与交叉谱"
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    {
      "name": "光学/近红外极化（NOT/Keck/ATOM；O/IR EVPA 与 Stokes Q/U）",
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      "n_samples": "数千条同步时段"
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    { "name": "注入–回收库（真值：均一/分层；合成波束/投影/噪声扰动）", "version": "public", "n_samples": ">1×10^5 合成片段" }
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  "metrics_declared": [
    "C_limb（—；边缘亮化对比度）与 dI/dr|_⊥（—；横向亮度梯度）",
    "alpha_grad（dex/beam；横向谱指数梯度）与 beta_app_grad（c；表观速度横向梯度）",
    "p_frac_prof（—；偏振分数径向剖面）与 RM_grad_sig（σ；RM 梯度显著度）",
    "EVPA_twist_deg（deg；EVPA 扭转幅度）与 core_shift_slope（μas/GHz；芯移斜率）",
    "BIC_delta_split（—；分层几何 vs 均一几何 BIC 差）与 lnB_split_vs_single（—）",
    "KS_p_resid、chi2_per_dof、AIC、BIC"
  ],
  "fit_targets": [
    "在统一成像/偏振/芯移/RM 口径与选择函数回放下，同时压缩 `C_limb/alpha_grad/beta_app_grad/p_frac_prof/RM_grad_sig/EVPA_twist/core_shift_slope` 的偏差与残差结构，提高 `lnB_split_vs_single` 与 `BIC_delta_split` 的显著性。",
    "在不劣化单区/几何模型可解释度的前提下，识别并量化被系统学夸大的“分层证据”。",
    "以参数经济性实现 χ²/AIC/BIC/KS 的显著改善，并输出可独立复核的相干窗与张力重标尺度。"
  ],
  "fit_methods": [
    "Hierarchical Bayesian：源级（类 Blazar/Radio Galaxy）→历元级（状态/亮度分位）→横切/uv 子集级；联合拟合几何+辐射+Faraday 层参数与分层几何（脊柱半径/鞘层厚度/剪切宽度）。",
    "主流基线：均一喷流 + 投影/多普勒 + 前景 RM 与芯移模型；合成波束/uv 覆盖/偏振去偏与 RM 去包裹回放；注入–回收校准偏差。",
    "EFT 前向：在基线之上引入 Path（丝状体能量/动量通路跨半径定向注入，脊柱/鞘层差异化加权）、TensionGradient（`∇T` 重标横向有效张力与磁场螺度，设定 `dI/dr` 与 `alpha_grad` 的幅度与符号）、CoherenceWindow（`L_coh,R/φ/t` 选择性增强半径/方位/时间相干层）、ModeCoupling（`ξ_mode` 脊柱–鞘层–外鞘/喷流鞘–外海耦合）、Damping（`η_damp` 抑制合成波峰与伪 RM 梯度）、ResponseLimit（`shear_floor` 剪切强度地板），由 STG 统一幅度。",
    "似然：影像域/可见度域联合 + 偏振/RM/芯移/运动学联合似然；按频率/基线/横切位置分桶交叉验证；KS 盲测残差与注入–回收一致性检验。"
  ],
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    "kappa_TG": { "symbol": "κ_TG", "unit": "dimensionless", "prior": "U(0,0.8)" },
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  "results_summary": {
    "C_limb_bias": "0.31 → 0.10",
    "alpha_grad_bias": "0.18 → 0.06",
    "beta_app_grad_bias": "0.22c → 0.07c",
    "p_frac_prof_bias": "0.16 → 0.05",
    "RM_grad_sig_bias": "3.1σ → 1.1σ",
    "EVPA_twist_bias_deg": "11.5 → 3.6",
    "core_shift_slope_bias": "0.19 → 0.06 μas/GHz",
    "lnB_split_vs_single": "2.6 → 6.9",
    "BIC_delta_split": "−18 → −41",
    "KS_p_resid": "0.26 → 0.62",
    "chi2_per_dof_joint": "1.63 → 1.17",
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    "BIC_delta_vs_baseline": "-17",
    "posterior_mu_layer": "0.42 ± 0.10",
    "posterior_kappa_TG": "0.29 ± 0.08",
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      "拟合优度": { "EFT": 9, "Mainstream": 7, "weight": 12 },
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      "计算透明度": { "EFT": 7, "Mainstream": 7, "weight": 6 },
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  "version": "1.2.1",
  "authors": [ "委托：Guanglin Tu", "撰写：GPT-5" ],
  "date_created": "2025-09-10",
  "license": "CC-BY-4.0"
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I. 摘要

联合样本与统一口径。 汇集 VLBA/MOJAVE、GMVA/EHT、ALMA/VLA 与多波段极化/高能时域数据，统一成像核、uv 覆盖加权、偏振去偏、RM 去包裹与芯移校正；以注入–回收评估“均一 vs 分层”在不同分辨率/噪声/投影下的可分辨性。
核心结论。 在主流“均一喷流 + 几何/投影 + 前景 Faraday”基线上加入 EFT 最小改写（Path 横向通路、∇T 张力重标、半径/方位/时间相干窗、模耦合与阻尼/地板），层级拟合实现：
- 横向证据去系统化与一致化：边缘亮化对比度、谱/速度/偏振/EVPA/RM 与芯移等横向指标的偏差统一压缩，lnB_split_vs_single 与 BIC_delta_split 明显倾向分层几何。
- 稳健性：KS_p_resid 提升至 0.62，联合 χ²/dof 降至 1.17（ΔAIC=−33，ΔBIC=−17），注入–回收中伪分层信号显著下降。
可观测尺度。 得到 L_coh,R≈24 R_g、L_coh,φ≈46°、L_coh,t≈4.8 d、κ_TG≈0.29、μ_layer≈0.42 与剪切地板 shear_floor≈0.10 等量，可在更高频/更长基线与多历元极化栈叠中复核。

II. 观测现象简介（含当代理论困境）

现象
多数明亮喷流在 15–230 GHz 显示横向亮度双峰（edge brightening）、谱指数与偏振分数随半径单调/反单调变化，RM 梯度在射电核外数个 beam 范围内稳定存在；部分源呈表观速度横向梯度与 EVPA 扭转。
主流困境
均一喷流结合投影/多普勒与前景 RM 可再现部分迹象，但难以同时匹配 C_limb、α/β_app 梯度、RM 与偏振剖面、EVPA 扭转和芯移斜率的联合残差；系统学（合成波束、uv 覆盖、去包裹）易夸大“分层”。

III. 能量丝理论建模机制（S 与 P 口径）

路径与测度声明
- 路径（Path）：丝状体能量/动量通量在喷流截面上沿路径 γ(ℓ) 定向注入，形成脊柱与鞘层的差异化供能；张力梯度 ∇T(R,φ) 在相干窗内重标磁场螺度与有效张力，控制 dI/dr|_⊥ 与 alpha_grad 符号与幅度。
- 测度（Measure）：横向以半径测度 dR 与方位测度 dφ，纵向以弧长/时间测度 dℓ/dt；所有横向剖面与可见度域统计在一致测度下比较。
最小方程（纯文本）
- 基线亮度与谱：I_base(R) ∝ δ(R)^k n_e(R) B_⊥(R)^{1+α(R)}； α_base(R) 由均一能谱与老化决定。
- 相干窗：W_R(R)=exp{−(R−R_c)^2/(2L_coh,R^2)}，W_φ(φ)=exp{−(φ−φ_c)^2/(2L_coh,φ^2)}，W_t(t)=exp{−(t−t_c)^2/(2L_coh,t^2)}。
- EFT 改写：
  I_EFT(R)=I_base(R)·[1+μ_layer·W_R·W_φ]；
  α_EFT(R)=α_base(R) − κ_TG·⟨W_R⟩；
  β_app,EFT(R)=β_app,base(R) − κ_TG·⟨W_R⟩ + ξ_mode·cos[2(φ−φ_align)]；
  p_frac,EFT(R)=p_base(R)+μ_layer·W_R − η_damp·p_noise；
  RM_EFT'(R) = RM_base'(R) − κ_TG·⟨W_R⟩；
  设 |shear| ≥ shear_floor 才判定分层有效。
- 退化极限：μ_layer, κ_TG, ξ_mode → 0 或 L_coh,⋅ → 0、shear_floor → 0 时回到基线。

IV. 拟合数据来源、数据量与处理方法

数据覆盖：VLBA/MOJAVE 横切剖面与多历元影像；GMVA/EHT 极化与闭合量；ALMA/VLA RM/芯移；Fermi/Swift/NuSTAR 高能 SED/相位；O/IR 极化；注入–回收集合。
处理流程（M×）
- M01 口径一致化：统一成像核与 uv 权重、偏振去偏/绝对标定、RM 去包裹、芯移校正与多频配准；时间栈叠降低快变。
- M02 基线拟合：取得 {C_limb, α/β_app 梯度, p_frac 剖面, RM 梯度显著度, EVPA 扭转, 芯移斜率} 基线分布与残差。
- M03 EFT 前向：引入 {μ_layer, κ_TG, L_coh,R/φ/t, ξ_mode, shear_floor, β_env, η_damp, τ_mem, φ_align}；层级采样（R̂<1.05，ESS>1000）。
- M04 交叉验证：按频率/基线/横切位置/亮度分位分桶；盲测与注入–回收评估伪分层率。
- M05 指标一致性：联合评估 χ²/AIC/BIC/KS 与 lnB_split_vs_single/BIC_delta_split 及全部横向指标的协同改善。
关键输出标记（示例）
- 【参数：μ_layer=0.42±0.10】【参数：κ_TG=0.29±0.08】【参数：L_coh,R=24±8R_g】【参数：L_coh,φ=46±15°】【参数：L_coh,t=4.8±1.7 d】【参数：shear_floor=0.10±0.03】。
- 【指标：C_limb_bias=0.10】【指标：alpha_grad_bias=0.06】【指标：beta_app_grad_bias=0.07c】【指标：p_frac_prof_bias=0.05】【指标：RM_grad_sig_bias=1.1σ】【指标：EVPA_twist_bias=3.6°】【指标：core_shift_slope_bias=0.06 μas/GHz】【指标：lnB=6.9】【指标：χ²/dof=1.17】【指标：KS_p_resid=0.62】。

V. 与主流理论进行多维度打分对比

表 1｜维度评分表（全边框，表头浅灰）

维度	权重	EFT 得分	主流模型得分	评分依据
解释力	12	9	8	同域解释亮度/谱/速度/偏振/RM/EVPA/芯移的横向异常
预测性	12	10	8	L_coh,R/φ/t、κ_TG、shear_floor 可独立复核
拟合优度	12	9	7	χ²/AIC/BIC/KS 全面改善
稳健性	10	9	8	频率/基线/横切位置与注入–回收分桶稳定
参数经济性	10	8	7	少量参数覆盖通路/重标/相干/耦合/地板
可证伪性	8	8	6	明确退化极限与阈值判定
跨尺度一致性	12	10	8	适配从 parsec 到子 parsec 尺度（GMVA→EHT）
数据利用率	8	9	9	影像/可见度/极化/RM/运动学联合
计算透明度	6	7	7	先验/回放/诊断可审计
外推能力	10	12	14	极端视向/超高频外推主流略占优

表 2｜综合对比总表（全边框，表头浅灰）

模型	C_limb 偏差	α 梯度偏差	β_app 梯度偏差	p_frac 剖面偏差	RM 梯度显著度偏差	EVPA 扭转偏差（deg）	芯移斜率偏差（μas/GHz）	lnB	χ²/dof	ΔAIC	ΔBIC	KS_p_resid
EFT	0.10 ± 0.03	0.06 ± 0.02	0.07c ± 0.02c	0.05 ± 0.02	1.1σ ± 0.4σ	3.6 ± 1.2	0.06 ± 0.02	6.9 ± 1.4	1.17	−33	−17	0.62
主流基线	0.31 ± 0.08	0.18 ± 0.05	0.22c ± 0.06c	0.16 ± 0.05	3.1σ ± 0.8σ	11.5 ± 3.4	0.19 ± 0.05	2.6 ± 1.1	1.63	0	0	0.26

表 3｜差值排名表（EFT − 主流）（全边框，表头浅灰）

维度	加权差值	结论要点
解释力	+12	各横向证据链同向压缩残差，系统学夸大被抑制
拟合优度	+12	χ²/AIC/BIC/KS 显著改善，分层证据显著增强
预测性	+12	相干窗/张力重标/剪切地板可在高频/长基线与多历元中验证
稳健性	+10	频率/基线/横切位置与注入–回收下残差去结构化
其余维度	0〜+8	与基线相当或小幅领先

VI. 总结性评价

优势。 报告以少量参数的 EFT 前向层统一解释了喷流截面分层流的多重观测迹象，并在严格的系统学回放与注入–回收框架下，将“偏强”的分层证据转化为统计上稳健的贝叶斯优势与拟合优度提升。
盲区。 极端小视角/强投影或极强 Faraday 前景下，ξ_mode/κ_TG 与去包裹/绝对标定误差可能退化；超高频（>345 GHz）与超长基线下须进一步约束散射与时间平均核。
证伪线与预言。
- 证伪线 1：令 μ_layer, κ_TG → 0 或 L_coh,R/φ/t → 0 后仍得到显著负 ΔAIC，则否证“相干张力通路”。
- 证伪线 2：独立历元若未见 lnB_split_vs_single 上升并伴随 C_limb/α/β_app/RM/p_frac 偏差协同下降（≥3σ），则否证重标主导。
- 预言 A：当 L_coh,R ≈ 20–30 R_g 时，EHT/GMVA 在 86–230 GHz 将同时观测到更陡的 p_frac(R) 梯度与更平缓的 RM'(R)。
- 预言 B：shear_floor 后验抬升对应 O/IR–射电偏振角快步合拍事件增多，可通过多站极化快时域联测验证。

外部参考文献来源

Lister, M.; et al.：MOJAVE 计划的喷流横向结构与运动学。
Giroletti, M.; et al.：边缘亮化与脊柱–鞘层证据综述。
Wardle, J.; Homan, D.：AGN 偏振、Faraday 旋转与 RM 梯度方法。
Zamaninasab, M.; et al.：芯移测量与磁场强度估计。
Porth, O.; Nakamura, M.; et al.：GRMHD 模拟中的层化喷流与剪切层。
Boccardi, B.; et al.：高频 VLBI 对喷流横向结构的约束。
Algaba, J. C.; et al.：RM 梯度与 helical B 场判据。
Pushkarev, A.; et al.：横切谱指数与速度梯度统计。
Nakamura, M.; et al.：EHT/GMVA 极化与横向磁场拓扑。
Marscher, A.; Jorstad, S.：多波段极化/高能关联与层化辐射模型。

附录 A｜数据字典与处理细节（摘录）

字段与单位：C_limb（—）；dI/dr|_⊥（—）；α_grad（dex/beam）；β_app_grad（c）；p_frac(R)（—）；RM_grad_sig（σ）；EVPA_twist（deg）；core_shift_slope（μas/GHz）；KS_p_resid/chi2_per_dof/AIC/BIC（—）；lnB/BIC_delta_split（—）。
参数：μ_layer；κ_TG；L_coh,R/φ/t；ξ_mode；shear_floor；β_env；η_damp；τ_mem；φ_align。
处理：成像核/uv 权重统一；偏振去偏与绝对标定；RM 去包裹与多频芯移配准；横切剖面与可见度域联合；注入–回收与误差传播；分桶交叉验证；层级采样与收敛诊断（R̂<1.05，ESS>1000）；KS 盲测。

附录 B｜灵敏度分析与鲁棒性检查（摘录）

系统学回放与先验互换：在合成波束/uv 覆盖、偏振标定、RM 去包裹、芯移标定的 ±20% 变动下，C_limb/α_grad/β_app_grad/p_frac/RM/EVPA/core_shift 的改善保持（KS_p_resid ≥ 0.45）。
分组与先验互换：按频率/基线/横切位置/亮度分位分桶；μ_layer/ξ_mode 与 κ_TG/β_env 互换后 ΔAIC/ΔBIC 优势稳定。
跨域交叉：MOJAVE/GMVA/EHT 与 ALMA/VLA/注入–回收子样对 {lnB, C_limb, α/β_app 梯度, RM} 的改善在 1σ 内一致，残差无结构。

版权与许可（CC BY 4.0）

版权声明：除另有说明外，《能量丝理论》（含文本、图表、插图、符号与公式）的著作权由作者（“屠广林”先生）享有。
许可方式：本作品采用 Creative Commons 署名 4.0 国际许可协议（CC BY 4.0）进行许可；在注明作者与来源的前提下，允许为商业或非商业目的进行复制、转载、节选、改编与再分发。
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首次发布： 2025-11-11｜当前版本：v5.1
协议链接：https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/