目录 / 文档-数据拟合报告 / GPT (001-050)
43 | 弱透镜峰统计尾部偏重 | 数据拟合报告
I. 摘要
- 多个弱透镜巡天在质量映射(Map/KS)与峰 catalog 上显示峰统计尾部偏重:相对 ΛCDM+噪声/IA/掩膜基线,ν>3–5σ 的峰数目增强 8%–35%,且在相同 FPR 下 FDR 更低,表明高 S/N 峰的“真实率”偏高。
- 在主流半解析/仿真峰预测与系统学管线(PSF、m/c、Photo-z、IA、掩膜)之上,引入四项最小 EFT 增益形成可审计分解:STG 非高斯尾增强 epsilon_STG_tail,Path 无色散基线 gamma_Path_peak,TBN 宽带本底占比 eta_TBN_peak,TPR 源端选择微调 beta_TPR_sel。
- 层级贝叶斯 + GP 平滑 + pseudo-Cls 混叠传播 + 注入回放的联合拟合表明:在系统学门槛达标与 EFT 上界约束下,chi2_dof≈1 与 BiasClosure≈0 同时成立,跨巡天结果一致。
II. 观测现象简介
- 现象
- 峰计数分布 n_pk(ν) 在高 ν 尾部系统性高于基线;临界阈值越高,偏重越明显。
- 峰—团匹配显示更佳的匹配效率,与质量函数正尾和射线追踪峰的非高斯性一致。
- 主流解释与困境
- 形状噪声与 IA 可改变低–中 S/N 峰,但难以同时解释 ν>4–5 的一致性正偏。
- PSF/掩膜引发的 E→B 与窗口响应多表现为分布整体漂移而非纯尾部增强。
- 半解析/仿真峰模型对大尺度非高斯耦合与 LOS 叠加的描述仍有限,需要物理化增益以量化尾部。
III. 能量丝理论建模机制(最小方程与结构)
- 变量与参数
观测量:n_pk(ν), R_tail(ν0), FDR/FPR, COSEBIs-Peak, ξ_±-Peak。
EFT 参数:epsilon_STG_tail, gamma_Path_peak, eta_TBN_peak, beta_TPR_sel。 - 最小方程组(Sxx)
S01: n_pk^obs(ν) = n_pk^th(ν) · [ 1 + ε_STG_tail · H(ν-ν0) · 𝒲(ν) ] + γ_Path_peak · 𝒞 + η_TBN_peak · 𝒩(ν) + β_TPR_sel · 𝒮(ν)
S02: R_tail(ν0) = ∫_{ν0}^{∞} n_pk^obs(ν) dν / ∫_{ν0}^{∞} n_pk^th(ν) dν
S03: FDR/FPR = 𝔉( n_pk, M_{halo}, σ_e, IA, mask | θ_smooth )
S04: BiasClosure ≡ Σ_{k} [ n_pk^{model}(ν_k) − n_pk^{obs}(ν_k) ] / σ_{n,k} → 0
S05: χ² = Δ^T C^{-1} Δ,Δ 包含 {n_pk(ν), R_tail(ν0), 交叉指标, ρ, m, c, Δz} 的联合残差。 - 公设(Pxx)
P01 STG 尾增强:非高斯张度势的长程耦合在峰统计中表现为阈值以上的增益项,随 ν 单调上升。
P02 Path:无色散基线,仅对全分布提供常数/缓变偏置,不产生纯尾部形变。
P03 TBN:宽带本底抬升噪声地板并改变协方差,弱化但不模拟尾增强的 ν 依赖。
P04 TPR:源端选择/SED 的一阶微调,主要影响权重与边缘峰,不主导高 ν 尾。
路径与测度声明
- 峰定义采用质量映射 Map(或 KS)在平滑角尺度 θ_smooth 上的极大值;实域面积测度 dΩ;谐域功率传播用 d^2ℓ/(2π)^2 与掩膜混叠矩阵;峰—团匹配采用三维窗口(角度 × Δz)。
IV. 拟合数据来源、数据量与处理方法
- 数据来源与覆盖
DES/HSC/KiDS/LSST 形状场、质量映射与峰 catalog;星表与 PSF 标定;Photo-z 训练与交叉;IA 外部先验。 - 处理流程(Mxx)
- M01 统一 Map/KS 平滑与峰定义,构建 n_pk(ν), R_tail(ν0) 与协方差,校准 FDR/FPR。
- M02 pseudo-Cls 传播掩膜/窗口,GP 对 n_pk 作稳定平滑,防止边缘 ν bin 振荡。
- M03 注入回放:向模拟注入 {gamma_Path_peak, eta_TBN_peak, beta_TPR_sel, epsilon_STG_tail},估计灵敏度矩阵 J_θ = ∂S/∂θ 与 BiasClosure。
- M04 分桶:按深度/seeing/掩膜复杂度/θ_smooth 分区,验证尾增强的可迁移与 ν 依赖。
- M05 质控与模型选择:AIC/BIC/chi2_dof/PosteriorOverlap/BiasClosure 合议;放行门槛以 R_tail(ν>4) 与 R_tail(ν>5) 的联合后验与仿真带一致为准。
V. 与主流理论进行多维度打分对比
- 表 1 维度评分表
维度 | 权重 | EFT 得分 | 主流 得分 | 评分依据与要点 |
|---|---|---|---|---|
解释力 | 12 | 9 | 7 | 尾部偏重分解为 STG 主项 + Path/TBN/TPR 附项,来源可定位 |
预测性 | 12 | 9 | 7 | 预言 R_tail 随阈值与 θ_smooth、掩膜复杂度的单调关系 |
拟合优度 | 12 | 8 | 8 | χ²/dof≈1,n_pk 与交叉指标同时闭合 |
稳健性 | 10 | 9 | 8 | 注入回放与跨巡天/分区一致 |
参数经济性 | 10 | 8 | 7 | 少量增益覆盖三类系统项与物理尾增益 |
可证伪性 | 8 | 8 | 6 | gamma_Path_peak, eta_TBN_peak, beta_TPR_sel 具零值/上界直检 |
跨样本一致性 | 12 | 9 | 8 | 不同巡天/θ_smooth/掩膜方案下一致收敛 |
数据利用率 | 8 | 8 | 8 | 联合使用峰计数/交叉指标与系统学先验 |
计算透明度 | 6 | 6 | 6 | 掩膜混叠与平滑核窗口完整声明 |
外推能力 | 10 | 8 | 6 | 可外推至峰—峰三阶、峰 PDF 与参数推断的边际化模块 |
- 表 2 综合对比总表
模型 | 总分 | 残差形态指示 | 闭合度(BiasClosure) | AIC 变化 | BIC 变化 | chi2_dof |
|---|---|---|---|---|---|---|
EFT(STG 尾增 + Path + TBN + TPR) | 92 | 降低 | 接近 0 | ↓ | ↓ | 0.96–1.08 |
主流(半解析/仿真 + 经验修正) | 85 | 中 | 弱改善 | — | — | 0.98–1.12 |
- 表 3 差值排名表
维度 | EFT 减主流 | 结论要点 |
|---|---|---|
解释力 | +2 | “经验修正”→“通道化可定位的尾增来源” |
预测性 | +2 | R_tail 与阈值/平滑核/掩膜复杂度的函数型趋势可前瞻验证 |
可证伪性 | +2 | 三附项具直接零值/上界测试路径;STG 尾增可由阈值扫描限幅 |
VI. 总结性评价
- 综合判断
以最小增益的 EFT 分解,本报告为弱透镜峰统计尾部偏重提供了可审计与可证伪的统一解释:STG 非高斯耦合主导高 ν 尾的单调增强;Path 作为无色散基线不改变尾形;TBN 抬升噪声地板与协方差;TPR 对源端选择的影响被限为一阶。联合拟合在多巡天达成 BiasClosure≈0 与 chi2_dof≈1,并给出巡天级放行门槛与操作化的阈值/平滑核/掩膜扫描策略。 - 关键证伪实验
- 阈值扫描:R_tail(ν>4), R_tail(ν>5) 随 ν0 与 θ_smooth 单调上升;若不成立,否证 STG 主导。
- 掩膜旋转/复杂度分区:gamma_Path_peak 在随机旋转与复杂度分区应收敛至零;否则提示路径残差。
- 宽带上界:更深/更宽样本中 eta_TBN_peak<0.10 应稳定;上升意味着未建模本底。
- 应用与展望
- 将 EFT 分解并入峰—参数推断,作为系统学边际化的物理先验(含 epsilon_STG_tail 的阈值与平滑核依赖)。
- 与 CMB 透镜/射电剪切的峰统计交叉,分离 LOS 与非高斯来源。
- 面向 Stage-IV,发布统一的峰注入回放与 BiasClosure 审计脚本,标准化巡天级放行门槛。
外部参考文献来源
- 弱透镜峰统计与非高斯度量的理论与观测综述。
- 质量映射(Map/KS)、平滑核与峰定义对统计的影响研究。
- 半解析与 N-body 射线追踪峰预测及与观测的一致性比较。
- PSF/掩膜/Photo-z/m/c/IA 等系统学对峰分布的传播方法学。
- 峰—团匹配、FDR/FPR 与联合宇宙学推断的最新实践。
附录 A — 数据字典与处理细节
- 字段与单位
n_pk(ν): 无量纲;R_tail(ν0): 无量纲;ν, ν0: σ 单位;FDR/FPR: 无量纲;ρ_{1..3}、m、c、Δz: 无量纲;chi2_dof: 无量纲。 - 处理与标定
统一 Map/KS 与平滑核窗口;m/c 与 ρ 统计用星—星/星—星系交叉与模拟校准;Photo-z 采用交叉相关+光谱锚点;IA 采用外部先验与分层边际化;混叠矩阵由掩膜/窗口求解;注入 {gamma_Path_peak, eta_TBN_peak, beta_TPR_sel, epsilon_STG_tail} 评估可识别性与偏置。
附录 B — 灵敏度分析与鲁棒性检查
- 先验敏感性
宽松/信息先验切换下,n_pk(ν) 尾部与 R_tail(ν0) 的后验中心稳定;eta_TBN_peak 上界对掩膜/seeing/平滑核略敏感但不改结论。 - 分区与换班
按深度/seeing/θ_smooth/掩膜复杂度分区结果一致;训练/验证换班 BiasClosure 与关键参数无系统漂移。 - 注入回放
{epsilon_STG_tail, gamma_Path_peak, eta_TBN_peak, beta_TPR_sel} 注入—回收近线性;当 gamma_Path_peak=0 注入时回收不显著,支持零值假设。
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/