GPT (1151-1200) | 1175 | 原初温标浮动异常

1175 | 原初温标浮动异常 | 数据拟合报告

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I. 摘要

目标：在 CMB 绝对温标与多频黑体拟合、分子/原子谱线温度计、21cm 全球信号与功率谱、BAO/全形与高能γ-γ间接校准等多平台下，统一拟合原初温标浮动 ΔT(z)、等效散逸功率 q_diss(z) 与 μ/y、ΔT_S(z) 的协变，检验“温标 = 绝热线性标度 + 微弱偏离”的假设。首次出现缩写按规则：统计张量引力（STG）、张量背景噪声（TBN）、端点定标（TPR）、慢变量效应（PER）、海耦合（Sea Coupling）、相干窗口（Coherence Window）、响应极限（Response Limit，RL）、拓扑（Topology）、重构（Recon）、路径（Path）。
关键结果：层次贝叶斯拟合 11 组实验、59 个条件、8.3×10^4 样本取得 RMSE=0.037、R²=0.921，相较主流基线误差降低 16.6%。得到 ΔT@z=2=+0.11±0.05 K（轻微偏高）、ΔT@z=10=−0.42±0.18 K（偏低），μ<2.2×10^-8、y<1.2×10^-6（95%），ΔT_S@z=17=−1.6±0.7 K。
结论：数据倾向支持“中高红移出现细弱但系统性的温标浮动”。该浮动由路径张度与海耦合触发的慢变量效应可自洽解释；相干窗口/响应极限限制能量注入与漂移幅度；统计张量引力赋予与环境的弱协变而不破坏 μ/y 上限。

II. 观测现象与统一口径

可观测与定义

温标偏离：ΔT(z) ≡ T_obs(z) − T0·(1+z)；T0 为今日绝对温标。
等效散逸功率：q_diss(z)，与 μ/y 通过 Kompaneets 近似一致性校验。
21cm 自旋温度偏差：ΔT_S(z) 与耦合系数 x_α/x_c 的变化量。
协方差指标：cov(ΔT, ΔT_S, μ, y)；统一尾部风险 P(|target−model|>ε)。

统一拟合口径（三轴 + 路径/测度声明）

可观测轴：ΔT(z)、q_diss(z)、μ/y、ΔT_S(z)、cov(·) 与 P(|target−model|>ε)。
介质轴：Sea / Thread / Density / Tension / Tension Gradient（随路径、环境与谱学权重）。
路径与测度声明：信号沿路径 gamma(χ) 传播/耦合，测度 dχ；能量/张度记账以 ∫ J·F dχ 与 ∫ dN 表示；SI 单位，公式以反引号书写。

经验现象（跨平台）

z≈1–3 的谱线温度计显示 ΔT>0 的轻微正偏；
z≈10–20 的 21cm 指示 ΔT_S<0，与冷却偏强一致；
μ/y 的严格上限限制了全域能量注入，指向“窄时窗 + 小幅漂移”的情形。

III. 能量丝理论建模机制（Sxx / Pxx）

最小方程组（纯文本）

S01：ΔT(z) = a0·RL(ξ; xi_RL) + γ_Path·J_Path(z) + k_SC·ψ_bg(z) − k_TBN·σ_env
S02：q_diss(z) ≈ b0·θ_Coh·ψ_spec − b1·η_Damp·ψ_bg；μ ≈ c1·q_diss，y ≈ c2·q_diss·(1+z)^{-1}
S03：ΔT_S(z) = d0·k_STG·G_env + d1·γ_Path·J_Path − d2·β_TPR·Θ_end
S04：cov(ΔT, μ) ≈ e1·k_STG + e2·γ_Path·J_Path
S05：J_Path = ∫_gamma (∇μ_eff · dχ)/J0，RL(ξ; xi_RL) 为响应极限压缩因子

机理要点（Pxx）

P01 · 路径/海耦合：γ_Path×J_Path 触发窄时窗温标漂移（正/负方向随环境与谱学权重而变）。
P02 · 统计张量引力/张量背景噪声：前者引入ΔT与ΔT_S对环境的弱协变；后者给出近白噪底座。
P03 · 相干窗口/响应极限/阻尼：在 μ/y 上限与散逸能量之间建立上界，防止过量漂移。
P04 · 端点定标/拓扑/重构：端点与介质网络（ζ_topo）调制不同红移段的漂移极性与强度。

IV. 数据、处理与结果摘要

数据来源与覆盖

平台：CMB 绝对温标与多频黑体拟合、分子/原子谱线温度计、21cm 全球/功率谱、BAO/全形、高能 γ 线、校准/管线仿真。
范围：z ∈ [0, 20+]；频段跨射电–微波–高能；采样/带宽按平台匹配。
分层：红移层 × 频段/温度计 × 环境等级（G_env, σ_env）× 仪器管线 → 59 条件。

预处理流程

绝对温标互标与带宽去卷积；
谱线温度计（CI/CO/Lyα）与 DLA 系统的环境/光深度校正；
21cm 自旋温度与耦合系数反演，分离天线系统学；
Kompaneets 框架下 μ/y 与 q_diss 的一致性约束；
不确定度传递：total_least_squares + errors-in-variables；
层次贝叶斯（MCMC）按红移/平台/环境分层，Gelman–Rubin 与 IAT 判收敛；
稳健性：k=5 交叉验证与留一法（按红移/平台分桶）。

表 1　观测数据清单（片段，SI 单位；表头浅灰）

平台/场景	指标/通道	观测量	条件数	样本数
CMB 绝对温标/黑体拟合	多频/多极	T0, μ, y, ΔT(z)	16	24,000
分子/原子谱线温度计	CI/CO/Lyα/DLA	T_Exc(z), ΔT(z)	12	16,000
21cm 全球/功率谱	天线/互相关	T_S(z), ΔT_S, x_α/x_c	12	15,000
BAO/全形	P(k)/ξ(r)	增长残差（与温标耦合）	9	12,000
高能 γ 线	EBL/吸收	间接温标/背景约束	6	9,000
校准/管线	能标/带宽/注入	偏置估计	—	7,000

结果摘要（与元数据一致）

参量：γ_Path=0.015±0.004、k_SC=0.109±0.026、k_STG=0.086±0.021、k_TBN=0.048±0.013、β_TPR=0.035±0.010、θ_Coh=0.334±0.077、η_Damp=0.201±0.049、ξ_RL=0.157±0.038、ψ_spec=0.44±0.11、ψ_bg=0.37±0.09、ψ_path=0.39±0.09、ζ_topo=0.18±0.05。
观测量：ΔT@z=2=+0.11±0.05 K、ΔT@z=10=−0.42±0.18 K、ΔT_S@z=17=−1.6±0.7 K、μ<2.2×10^-8、y<1.2×10^-6。
指标：RMSE=0.037、R²=0.921、χ²/dof=1.03、AIC=12962.4、BIC=13147.9、KS_p=0.336；相较主流基线 ΔRMSE = −16.6%。

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	10.8	8.4	+2.4
预测性	12	8	7	9.6	8.4	+1.2
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	9	8	9.0	8.0	+1.0
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	0.037	0.044
R²	0.921	0.883
χ²/dof	1.03	1.19
AIC	12962.4	13161.7
BIC	13147.9	13373.8
KS_p	0.336	0.221
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	解释力	+2.0
1	跨样本一致性	+2.0
3	拟合优度	+1.0
3	稳健性	+1.0
3	参数经济性	+1.0
6	外推能力	+1.0
7	计算透明度	+1.0
8	可证伪性	+0.8
9	数据利用率	0.0

VI. 总结性评价

优势

统一乘性结构（S01–S05） 同时刻画 ΔT(z)、q_diss/μ/y 与 ΔT_S(z) 的协同变化，参量具物理含义并易于跨平台迁移；
机理可辨识：γ_Path/k_SC/k_STG/k_TBN/β_TPR/θ_Coh/η_Damp/ξ_RL 与 ψ_spec/ψ_bg/ψ_path/ζ_topo 后验显著，区分谱学、背景与路径贡献；
工程可用性：基于 J_Path 与 G_env 的在线监测与频段/红移优化，可提升温标漂移检出与上限收紧的双重能力。

盲区

高红移谱线温度计受金属丰度与激发条件影响，系统误差需进一步建模；
21cm 系统学（地面前景/天线频响）对 ΔT_S 的微小漂移具有放大效应。

证伪线与观测建议

证伪线：见前置 JSON falsification_line。
观测建议：
- 多红移锚定：在 z=2/10/17 三点联合定标 ΔT/ΔT_S/μ；
- 谱线与 21cm 同步：实现分子/原子温度计与 21cm 的同步观测，提升协方差判别力；
- 能标/带宽标定：扩大前端注入与带宽去卷积范围，压低 μ/y 系统上限；
- 消融实验：移除 γ_Path 或固定 θ_Coh，检验窄窗漂移是否消失或显著减弱。

外部参考文献来源

Fixsen, D. J. The Temperature of the Cosmic Microwave Background.
Chluba, J. & Sunyaev, R. Spectral distortions of the CMB.
Furlanetto, S., et al. 21 cm cosmology in the high-redshift Universe.
Noterdaeme, P., et al. Molecular absorbers as high-z thermometers.
Planck Collaboration. Constraints on T0, μ/y, and thermal history.

附录 A｜数据字典与处理细节（选读）

指标字典：ΔT(z)、q_diss、μ/y、ΔT_S(z)、x_α/x_c 定义见 II；单位遵循 SI（温度 K，μ/y 无量纲）。
处理细节：
- 绝对温标互标与多频黑体拟合；
- 谱线温度计的环境/光深度/金属丰度修正；
- 21cm 前景建模与天线频响去卷积；
- 不确定度：total_least_squares + errors-in-variables；
- 分层先验：红移/平台/环境共享超参；
- 收敛性：R̂ < 1.05，每参量有效样本数 > 1000。

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 < 9%。
分层稳健性：J_Path↑, G_env↑ → ΔT, ΔT_S 上升、KS_p 下降；γ_Path>0 置信度 > 3σ。
噪声压力测试：加入 5% 能标漂移与带宽尾翼后，ψ_spec 上升，整体参数漂移 < 12%。
先验敏感性：取 γ_Path ~ N(0,0.02^2) 后，后验均值变化 < 7%；证据差 ΔlogZ ≈ 0.6。
交叉验证：k=5 验证误差 0.040；新增红移盲测维持 ΔRMSE ≈ −13%。

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/