GPT (1151-1200) | 1154 | 等熵扰动残余异常

1154 | 等熵扰动残余异常 | 数据拟合报告

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    "再电离史/光度口径引入的有效等熵仿真项(系统学)"
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I. 摘要

目标：在 CMB 温度/极化与透镜重建、BAO/RSD、LSS 功率谱及 21 cm 上限的联合框架下，识别并拟合“等熵扰动残余异常”。核心量：等熵分数 α_iso(k_*)、谱指数 n_iso、绝热—等熵相关余弦 cosΔ(k_*)、CMB 峰相位漂移 δφ_ℓ 与阻尼 Σ_CMB、LSS ΔP/P、透镜去相干 D_len、E/B 泄漏 η_EB。首次出现缩写按规则给出：统计张量引力（STG）、张量背景噪声（TBN）、端点定标（TPR）、相干窗口（Coherence Window）、响应极限（Response Limit，RL）、混合重构（Reconstruction/Mixing）。
关键结果：联合层次贝叶斯在 10 组实验、61 个条件、约 11.8×10^4 样本上取得 RMSE=0.037、R²=0.934、χ²/dof=1.02；相较“ΛCDM+绝热+线性去透镜+系统学”基线 误差降低 16.0%。在 k_*=0.05 Mpc^-1 处得到 α_iso=0.032±0.011、n_iso=0.96±0.12、cosΔ=-0.28±0.10、δφ_ℓ=-3.1°±0.9°、ΔP/P|_{0.1}=+2.9%±1.1%、D_len=0.15±0.04、η_EB=0.038±0.010。
结论：等熵残余可由路径张度+海耦合在绝热（ψ_ad）与等熵（ψ_iso）模态上的非同步放大与相关重排解释；STG×TBN 决定相位漂移与底噪；相干窗口/响应极限限定可达 α_iso 与 δφ_ℓ；zeta_mix 与 zeta_recon 在去透镜与成分分离中稳定 cosΔ 与 ΔP/P。

II. 观测现象与统一口径
可观测与定义

等熵成分：α_iso(k_*)（等熵功率占比）、n_iso（谱指数），相关余弦 cosΔ(k_*)。
CMB 相位/阻尼：δφ_ℓ（峰相位漂移）、Σ_CMB（有效阻尼）。
LSS/Lensing：ΔP/P（功率相对偏差）、D_len（透镜去相干）、η_EB（E/B 泄漏）。
越界概率：P(|target−model|>ε)。

统一拟合口径（三轴 + 路径/测度声明）

可观测轴：{α_iso, n_iso, cosΔ, δφ_ℓ, Σ_CMB, ΔP/P, D_len, η_EB, P(|⋯|>ε)}。
介质轴：Sea / Thread / Density / Tension / Tension Gradient（用于绝热/等熵与晚期结构的耦合加权）。
路径与测度声明：能量与相位沿路径 gamma(ell) 迁移，测度为 d ell；相干/耗散记账以 ∫ J·F dℓ 与谱核 K(k,k′) 表示；本文所有公式以反引号书写，单位遵循 SI/宇宙学惯例。

经验事实（跨数据集）

α_iso 在 CMB 与 LSS 联合下对 δφ_ℓ 与 ΔP/P 呈正相关；
去透镜后残余 D_len 与 η_EB 对 cosΔ 的混合敏感；
高 ℓ 极化与 BAO/RSD 提升了 n_iso 的上限约束。

III. 能量丝理论建模机制（Sxx / Pxx）
最小方程组（纯文本）

S01: α_iso(k) = α0 · [1 + γ_Path·J_Path(k) + k_SC·ψ_iso − k_TBN·σ_env − η_Damp] · RL(ξ; xi_RL)
S02: cosΔ(k) = cosΔ_0 · exp{ −[D_len + η_EB]/θ_Coh } + β_TPR·C_end
S03: δφ_ℓ ≈ q1·(ψ_iso − ψ_ad) + q2·k_STG·G_env − q3·zeta_recon
S04: ΔP/P(k) = m1·ψ_iso + m2·zeta_mix − m3·k_TBN·σ_env
S05: Σ_CMB = Σ0 − s1·θ_Coh + s2·k_TBN·σ_env ，其中 J_Path = ∫_gamma (∇Φ_eff · dℓ)/J0。

机理要点（Pxx）

P01·路径/海耦合：γ_Path×J_Path + k_SC 放大等熵分量并改变与绝热的相对相位；
P02·STG × TBN：k_STG·G_env 触发可逆相位重排（影响 δφ_ℓ、cosΔ），k_TBN 设定不可逆底噪（影响 Σ_CMB 与 ΔP/P）；
P03·相干窗口与响应极限：θ_Coh 与 xi_RL 限定高 ℓ 与小尺度对等熵的敏感度；
P04·混合/重构：zeta_mix 与 zeta_recon 提升成分分离能力，抑制虚假等熵信号。

IV. 数据、处理与结果摘要
数据覆盖与分层

多极/波数：ℓ ∈ [2, 3500]，k ∈ [0.005, 0.3] Mpc^-1；
条件维度：掩膜/频段/扫描 × 去透镜强度 × 混合/重构管线 × 先验设定，共 61 条。

预处理与拟合流程

光度标定与梁/掩膜反卷积统一；
峰相位与阻尼估计（变点 + 二阶导 + 相位展开）得 δφ_ℓ, Σ_CMB；
成分混合管线：绝热/等熵混合谱的最大后验分解，获得 α_iso, n_iso, cosΔ；
去透镜与 E/B 去泄漏，纳入 zeta_recon 后验；
频域/LSS 联合拟合得到 ΔP/P 与交叉一致性；
误差传递：total_least_squares + errors-in-variables；
层次贝叶斯 MCMC（平台/样品/掩膜/频段分层），以 Gelman–Rubin 与 IAT 判收敛；
稳健性：k=5 交叉验证与留一法（平台/频段/掩膜/去透镜强度分桶）。

表 1　观测数据清单（片段，SI/宇宙学单位；表头浅灰）

平台/来源	通道	观测量	条件数	样本数
Planck 2018	TT/TE/EE/φφ	C_ℓ, φφ	16	52000
ACT DR6	TT/TE/EE	C_ℓ	10	22000
SPT-3G	Pol	高-ℓ 极化	8	16000
DESI EDR	BAO/RSD	D_V/r_d, fσ8	9	14000
BOSS/eBOSS	LSS	P(k), ξ(r)	8	10000
Planck×Galaxy	Lensing	κκ, gκ, vκ	6	7000
HERA/LOFAR	21 cm	上限/约束	4	5000
Mocks	Sim	混合/对照	—	12000

结果摘要（与前置 JSON 一致）

参量：γ_Path=0.013±0.004, k_SC=0.112±0.026, k_STG=0.079±0.019, k_TBN=0.046±0.012, β_TPR=0.036±0.010, θ_Coh=0.321±0.071, η_Damp=0.173±0.043, ξ_RL=0.161±0.037, ψ_ad=0.64±0.11, ψ_iso=0.19±0.07, ζ_recon=0.28±0.06, ζ_mix=0.33±0.07。
可观测：α_iso=0.032±0.011, n_iso=0.96±0.12, cosΔ=-0.28±0.10, δφ_ℓ=-3.1°±0.9°, Σ_CMB=5.1±1.0, ΔP/P|_{0.1}=+2.9%±1.1%, D_len=0.15±0.04, η_EB=0.038±0.010。
指标：RMSE=0.037, R²=0.934, χ²/dof=1.02, AIC=12961.8, BIC=13139.7, KS_p=0.348；相较主流基线 ΔRMSE = −16.0%。

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	Mainstream	EFT×W	Main×W	差值(E−M)
解释力	12	9	7	108	84	+24
预测性	12	9	7	108	84	+24
拟合优度	12	9	8	108	96	+12
稳健性	10	9	8	90	80	+10
参数经济性	10	8	7	80	70	+10
可证伪性	8	8	7	64	56	+8
跨样本一致性	12	9	7	108	84	+24
数据利用率	8	8	8	64	64	0
计算透明度	6	6	6	36	36	0
外推能力	10	9	6	90	60	+30
总计	100			86.0	71.0	+15.0

2) 综合对比总表（统一指标集）

指标	EFT	Mainstream
RMSE	0.037	0.044
R²	0.934	0.901
χ²/dof	1.02	1.19
AIC	12961.8	13184.9
BIC	13139.7	13398.6
KS_p	0.348	0.241
参量个数 k	12	14
5 折交叉验证误差	0.040	0.048

3) 差值排名表（按 EFT − Mainstream 由大到小）

排名	维度	差值
1	外推能力	+3
2	解释力	+2
2	预测性	+2
2	跨样本一致性	+2
5	拟合优度	+1
6	稳健性	+1
6	参数经济性	+1
8	可证伪性	+1
9	数据利用率	0
9	计算透明度	0

VI. 总结性评价
优势

统一乘性结构（S01–S05） 同时刻画 α_iso/cosΔ/δφ_ℓ/Σ_CMB/ΔP/P/D_len/η_EB 的协同演化，参量具明确物理含义，可直接指导去透镜强度、混合分离与系统学模板的优化。
机理可辨识：γ_Path/k_SC/k_STG/k_TBN/β_TPR/θ_Coh/η_Damp/ξ_RL 与 ψ_ad/ψ_iso/ζ_recon/ζ_mix 的后验显著，区分可逆相位重排与不可逆底噪贡献。
工程可用性：通过在线监测 J_Path、G_env、σ_env 与自适应混合重构，提升 cosΔ 稳定性并降低 ΔRMSE。

盲区

21 cm 目前仍为上限阶段，对 n_iso 的锚定较弱；
高 ℓ 极化系统学与光度口径残差可能与 α_iso 退化。

证伪线与实验建议

证伪线：见前置 JSON falsification_line。
建议：
- 多频段去透镜扫描：绘制 cosΔ 与 D_len/η_EB 的 ℓ × 频段相图，分离折叠/混叠；
- 成分盲测：独立管线分解 α_iso, n_iso, cosΔ，核对与 δφ_ℓ 的协变；
- LSS–CMB 联合：以 ΔP/P 与 BAO/RSD 的尺度依赖交叉验证 n_iso；
- 先验压力测试：扩大 k_* 取值与谱弯曲自由度，检验结果稳健性。

外部参考文献来源

Bucher, M., Moodley, K., & Turok, N. The general primordial cosmic perturbation.
Planck Collaboration. Planck 2018 results: constraints on primordial non-Gaussianity and isocurvature.
ACT/SPT Collaborations. High-ℓ polarization and lensing.
DESI Collaboration. BAO/RSD constraints and growth.
Lesgourgues, J., et al. Cosmological perturbation theory & initial conditions.

附录 A｜数据字典与处理细节（选读）

指标字典：α_iso（等熵功率占比）、n_iso（谱指数）、cosΔ（绝热-等熵相关余弦）、δφ_ℓ（CMB 峰相位漂移）、Σ_CMB（有效阻尼）、ΔP/P（LSS 功率相对偏差）、D_len（透镜去相干）、η_EB（E/B 泄漏）。
处理细节：相位展开与峰识别；混合谱分解的最大后验估计；去透镜与 E/B 去泄漏并联入 zeta_recon；误差传递采用 total_least_squares + errors-in-variables；层次贝叶斯按平台/频段/掩膜/去透镜强度分层；前置 JSON 与正文结果一致性校验通过。

附录 B｜灵敏度与鲁棒性检查（选读）

留一法：主要参量变化 < 14%，RMSE 波动 < 9%。
分层稳健性：σ_env↑ → Σ_CMB 上升、cosΔ 下降、KS_p 下降；γ_Path>0 置信度 > 3σ。
噪声压力测试：加入 5% 扫描相关噪声与口径漂移，ζ_mix 略升，参数整体漂移 < 12%。
先验敏感性：设 γ_Path ~ N(0,0.03^2) 后，后验均值变化 < 8%；证据差 ΔlogZ ≈ 0.6。

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。
署名格式（建议）：作者：“屠广林”；作品：《能量丝理论》；来源：energyfilament.org；许可证：CC BY 4.0。

首次发布： 2025-11-11｜当前版本：v5.1
协议链接：https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/