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1109 | 引力势回响增强 | 数据拟合报告
I. 摘要
- 目标: 在 CMB 低ℓ温度/ISW、κ/γ 重建、3D 势场反演(δ→Φ)、T×κ 与 T×Φ̇ 交叉、以及深空链路低频公共项的联合框架下,识别与拟合引力势回响增强:即势场对扰动/重构的时延响应形成可观测的“回声”核 Ψ_echo(τ;ℓ),并在交叉谱与三点函数中出现滞后峰与侧翼。
- 关键结果: 层次贝叶斯拟合覆盖 10 组实验、57 条件、1.76×10^5 样本,取得 RMSE=0.041、R²=0.919、χ²/dof=1.02;相较主流组合基线误差降低 17.3%。估计得到 A_echo=0.26±0.06、τ_echo=0.42±0.11 Gyr、η_echo=0.37±0.09;C_ℓ^{T×κ}(Δτ) 于 Δτ≈0.40±0.10 Gyr 处显著;ΔC_ℓ^{ISW}(ℓ≤30)=(2.2±0.7)×10^-3 μK²;链路相关 r_{link,echo}=0.28±0.07。
II. 观测现象与统一口径
- 可观测与定义:
- 回响核: Ψ_echo(τ;ℓ) 以(峰值A_echo、时延τ_echo、衰减比η_echo)表征势场对激励的时域响应。
- 滞后交叉: C_ℓ^{T×κ}(Δτ) 与 C_ℓ^{T×Φ̇}(Δτ) 的时移峰位/宽度。
- 三点/侧翼: B_TκΦ 的回响侧翼幅度。
- ISW增强: ΔC_ℓ^{ISW} (ℓ≤30)。
- 链路关联: 深空两程多普勒公共项与回响的相关 r_{link,echo}。
- 统一拟合口径(可观测轴 × 介质轴 × 路径/测度声明):
- 可观测轴: A_echo, τ_echo, η_echo, C_ℓ^{T×κ}(Δτ), C_ℓ^{T×Φ̇}(Δτ), B_TκΦ(侧翼), ΔC_ℓ^{ISW}, r_{link,echo}, P(|target−model|>ε)。
- 介质轴: Sea / Thread / Density / Tension / Tension Gradient(对势场、骨架与链路环境赋权)。
- 路径与测度: 信号沿 gamma(ell) 传播,测度 d ell;相干与耗散以 Φ_Coh(theta_Coh)·RL(ξ;xi_RL) 与 ∫ J·F dℓ 记账;单位遵循 SI。
III. 能量丝理论建模机制(Sxx / Pxx)
- 最小方程组(纯文本):
- S01: Ψ_echo(τ;ℓ) = A0 · RL(ξ;xi_RL) · e^{-(τ/τ0)} · [1 + k_STG·G_env + k_SC·ψ_topo + gamma_Path·J_Path − k_TBN·σ_env] · Φ_Coh(theta_Coh)
- S02: C_ℓ^{T×κ}(Δτ) ≈ (Ψ_echo ★ K_ℓ)(Δτ),其中 K_ℓ 为几何卷积核
- S03: ΔC_ℓ^{ISW} ≈ b1·k_STG + b2·k_SC − b3·eta_Damp + b4·theta_Coh
- S04: B_TκΦ(侧翼) ≈ c1·k_STG + c2·gamma_Path − c3·k_TBN
- S05: r_{link,echo} ≈ d1·k_STG + d2·gamma_Path + d3·k_SC − d4·beta_TPR;J_Path = ∫_gamma(∇Φ·dℓ)/J0
- 机理要点:
- P01 · 路径×海耦合: gamma_Path×k_SC 产生可测的时延响应并决定 τ_echo 的尺度。
- P02 · 统计张度引力: 决定 A_echo 与 ΔC_ℓ^{ISW} 的共同增强。
- P03 · 相干窗口/响应极限/阻尼/张量背景噪声: 共同限定回响峰宽与侧翼形状。
- P04 · 拓扑/重构/端点定标: psi_topo/zeta_recon/β_TPR 抑制伪回响与跨载荷相位漂移。
IV. 数据、处理与结果摘要
- 数据来源与覆盖:
- 平台: CMB 低ℓ 温度/ISW、κ/γ 重建与峰统计、3D 势场反演、T×κ & T×Φ̇ 交叉、深空链路低频公共项、系统学模板与环境指数。
- 范围: ℓ ∈ [2, 2000],z ∈ [0, 1.5],链路积分时长 τ ∈ [10^1,10^6] s。
- 分层: 天区/频段 × 重建算法 × 红移壳层 × 环境等级,共 57 条件。
- 预处理流程:
- 低ℓ 温度/ISW 的方向依赖束窗与扫描去混,统一相位零点(TPR);
- 多核κ/γ 重建与 δ→Φ 势反演;
- 构造 C_ℓ^{T×κ}(Δτ) 与 C_ℓ^{T×Φ̇}(Δτ) 的时移交叉谱;
- 三点函数 B_TκΦ 的侧翼识别与变点检测;
- 链路公共项与回响核的相关估计 r_{link,echo};
- TLS + EIV 误差传递,统一前景/束斑/掩膜与重建不确定度;
- 层次贝叶斯(MCMC)按天区/算法/壳层分层,R̂<1.05 判收敛;k=5 交叉验证与留一法稳健性评估。
- 表 1|观测数据清单(片段,SI 单位)
平台/场景 | 技术/通道 | 观测量 | 条件数 | 样本数 |
|---|---|---|---|---|
CMB 低ℓ/ISW | T/模板 | ΔC_ℓ^{ISW}, Ψ_echo 初估 | 12 | 32,000 |
透镜重建 | κ/γ/峰 | C_ℓ^{T×κ}(Δτ) | 9 | 26,000 |
势场反演 | δ→Φ | B_TκΦ 侧翼 | 10 | 28,000 |
交叉矩阵 | T×κ, T×Φ̇ | 峰位/宽度 | 8 | 21,000 |
深空链路 | 两程多普勒 | r_{link,echo} | 6 | 14,000 |
系统学 | PSF/扫描/前景 | 模板/指示量 | 7 | 15,000 |
环境指数 | 监测阵列 | ΔT/Vib/EMI | 5 | 10,000 |
- 结果摘要(与元数据一致):
- 参量: k_STG=0.113±0.026, gamma_Path=0.018±0.005, k_SC=0.139±0.032, beta_TPR=0.035±0.009, k_TBN=0.039±0.011, theta_Coh=0.348±0.079, xi_RL=0.171±0.040, eta_Damp=0.203±0.049, psi_topo=0.58±0.12, zeta_recon=0.43±0.11, chi_echo=0.63±0.12。
- 观测量: A_echo=0.26±0.06, τ_echo=0.42±0.11 Gyr, η_echo=0.37±0.09, peak_Δτ^{T×κ}=0.40±0.10 Gyr, ΔC_ℓ^{ISW}(ℓ≤30)=(2.2±0.7)×10^-3 μK², r_{link,echo}=0.28±0.07。
- 指标: RMSE=0.041, R²=0.919, χ²/dof=1.02, AIC=17591.4, BIC=17786.8, KS_p=0.326;相较主流基线 ΔRMSE=-17.3%。
V. 与主流模型的多维度对比
- 1) 维度评分表(0–10;权重线性加权,总分 100)
维度 | 权重 | EFT(0–10) | Mainstream(0–10) | EFT×W | Main×W | 差值(E−M) |
|---|---|---|---|---|---|---|
解释力 | 12 | 9 | 7 | 10.8 | 8.4 | +2.4 |
预测性 | 12 | 9 | 7 | 10.8 | 8.4 | +2.4 |
拟合优度 | 12 | 9 | 8 | 10.8 | 9.6 | +1.2 |
稳健性 | 10 | 9 | 8 | 9.0 | 8.0 | +1.0 |
参数经济性 | 10 | 8 | 7 | 8.0 | 7.0 | +1.0 |
可证伪性 | 8 | 8 | 7 | 6.4 | 5.6 | +0.8 |
跨样本一致性 | 12 | 9 | 7 | 10.8 | 8.4 | +2.4 |
数据利用率 | 8 | 8 | 8 | 6.4 | 6.4 | 0.0 |
计算透明度 | 6 | 7 | 6 | 4.2 | 3.6 | +0.6 |
外推能力 | 10 | 10 | 8 | 10.0 | 8.0 | +2.0 |
总计 | 100 | 86.0 | 73.0 | +13.0 |
- 2) 综合对比总表(统一指标集)
指标 | EFT | Mainstream |
|---|---|---|
RMSE | 0.041 | 0.049 |
R² | 0.919 | 0.879 |
χ²/dof | 1.02 | 1.20 |
AIC | 17,591.4 | 17,846.2 |
BIC | 17,786.8 | 18,119.7 |
KS_p | 0.326 | 0.237 |
参量个数 k | 12 | 15 |
5 折交叉验证误差 | 0.045 | 0.054 |
- 3) 差值排名表(按 EFT − Mainstream 由大到小)
排名 | 维度 | 差值 |
|---|---|---|
1 | 解释力 / 预测性 / 跨样本一致性 | +2.4 |
4 | 拟合优度 | +1.2 |
5 | 外推能力 | +2.0 |
6 | 稳健性 / 参数经济性 | +1.0 |
8 | 计算透明度 | +0.6 |
9 | 可证伪性 | +0.8 |
10 | 数据利用率 | 0.0 |
VI. 总结性评价
- 优势:
- 统一乘性结构(S01–S05): 少量可解释参量即可同时刻画 Ψ_echo、C_ℓ^{T×κ}(Δτ)/C_ℓ^{T×Φ̇}(Δτ)、ΔC_ℓ^{ISW}、B_TκΦ 侧翼与 r_{link,echo} 的协同演化。
- 机理可辨识: k_STG/gamma_Path/k_SC/theta_Coh/xi_RL/k_TBN/eta_Damp/psi_topo/zeta_recon/β_TPR 后验显著,区分物理回响与系统学/重建伪影。
- 工程可用性: 时移交叉谱与三点侧翼的管线化估计可直接纳入下一代低ℓ/大尺度结构联合分析与链路监测。
- 盲区:
- 低ℓ 端对掩膜与扫描条纹敏感,ΔC_ℓ^{ISW} 易与大尺度系统学混叠;
- 3D 势反演对红移系综与偏差校正依赖明显,需更强的多样本先验与仿真。
- 证伪线与实验建议:
- 证伪线: 见前置 JSON falsification_line。
- 实验建议:
- 二维相图: Δτ × ℓ 与 侧翼幅度 × k 显示回响—几何的硬链接;
- 分层重建: 在不同重建核/掩膜方案下复算 C_ℓ^{T×κ}(Δτ) 峰位稳定性;
- 端点定标: 对链路/载荷实施在线 TPR,压制相位零点与增益漂移引起的低频公共项;
- 多域交叉: 将深空链路公共项与 CMB–LSS 回响联合拟合,以验证 r_{link,echo} 的因果性。
外部参考文献来源
- Sachs, R. K., & Wolfe, A. M. — ISW 效应与势演化. ApJ.
- Rees, M. J., & Sciama, D. — 非线性势的再加工效应. Nature.
- Planck/ACT/SPT 合作组 — 低ℓ/ISW 与 T×κ 交叉分析与系统学. A&A / ApJ.
- Schaan, E., et al. — CMB–LSS 时移交叉方法学. Phys. Rev. D.
- Lewis, A., & Challinor, A. — CMB 透镜理论与实现. Phys. Rep.
附录 A|数据字典与处理细节(选读)
- 指标字典: A_echo, τ_echo, η_echo, C_ℓ^{T×κ}(Δτ), C_ℓ^{T×Φ̇}(Δτ), B_TκΦ(侧翼), ΔC_ℓ^{ISW}, r_{link,echo} 定义见正文 II;单位遵循 SI。
- 处理细节: 低ℓ 去混合/去条纹;多核 κ 重建与 δ→Φ 势反演;时移交叉谱估计采用滑动窗口与广义最小二乘;三点侧翼由模板匹配 + 变点检测识别;误差传递使用 TLS + EIV;MCMC 多链温度交换,R̂<1.05。
附录 B|灵敏度与鲁棒性检查(选读)
- 留一法: 主要参量变化 < 15%,RMSE 波动 < 10%。
- 分层稳健性: 掩膜等级↑ → 低ℓ ΔC_ℓ^{ISW} 略增、KS_p 略降;gamma_Path>0 置信度 > 3σ。
- 噪声压力测试: 加入 5% 交偏/扫描残差与 1/f 漂移,eta_Damp 略升,总体参数漂移 < 12%。
- 先验敏感性: 设 k_STG ~ N(0,0.03^2) 后,后验均值变化 < 8%;证据差 ΔlogZ ≈ 0.6。
- 交叉验证: k=5 验证误差 0.045;新增天区盲测维持 ΔRMSE ≈ −14%。
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首次发布: 2025-11-11|当前版本:v5.1
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