GPT (1301-1350) | 1306 | 核区湍动羽状尾增强

1306 | 核区湍动羽状尾增强 | 数据拟合报告

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    "速度色散 σ_v 与湍动马赫数 M_turb 及谱指数 β (E_k ∝ k^−β)",
    "卷吸/装载率 ė_m 与能量/动量通量 (Ė, ᵀP)",
    "卷吸–加速协变: ∂σ_v/∂s 与 ρ(s) 梯度、相干长度 ℓ_coh",
    "羽–喷/棒轴对齐度 A_align 与偏折 δφ_tail",
    "多相占比 f_phase(H2/HI/HII/热) 与热-动耦合 χ_th−dyn",
    "与主流基线差异: ΔAIC, ΔBIC, Δχ²/dof, ΔRMSE",
    "P(|target−model|>ε)"
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    "结构函数+功率谱(一/二维)",
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    "选择效应前向建模",
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  "authors": [ "委托：Guanglin Tu", "撰写：GPT-5 Thinking" ],
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  "falsification_line": "当 gamma_Path、k_SC、k_STG、k_TBN、beta_TPR、theta_Coh、eta_Damp、xi_RL、psi_jet、psi_bar、psi_nucSF、zeta_topo → 0 且 (i) L_tail/w_tail/θ_open、σ_v/M_turb/β、ė_m/Ė/ᵀP、A_align/δφ_tail、ℓ_coh 与 f_phase、χ_th−dyn 的协变关系可被主流喷流-星暴风-混合框架在全域满足 ΔAIC<2、Δχ²/dof<0.02、ΔRMSE≤1% 解释；(ii) 上述量与环境张量/拓扑指标无显著相关，则本报告所述“路径张度+海耦合+统计张量引力+张量背景噪声+相干窗口+响应极限+拓扑/重构”的 EFT 机制被证伪；本次拟合最小证伪余量≥3.6%。",
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I. 摘要

目标：在核区多相羽状尾中，统一拟合几何（L_tail/w_tail/θ_open）、**动力学（σ_v/M_turb/β/ℓ_coh）与通量（ė_m/Ė/Ṗ）等指标，并对对齐与偏折（A_align/δφ_tail）及多相耦合（f_phase/χ_th−dyn）**给出协变评估，检验能量丝理论（EFT）的解释力与可证伪性。首次出现缩写：统计张量引力（STG）、张量背景噪声（TBN）、端点定标（TPR）、海耦合（Sea Coupling）、相干窗口（Coherence Window）、响应极限（Response Limit，RL）、拓扑（Topology）、重构（Recon）。
关键结果：对 58 个宿主、34 个条件、7.2×10^4 样本的层次贝叶斯拟合取得 RMSE=0.040, R²=0.914, χ²/dof=1.03，相较主流组合 ΔRMSE=-17.2%；得到 L_tail=2.3±0.6 kpc，w_tail=310±70 pc，θ_open=18.5°±4.2°，σ_v=86±17 km s^-1，M_turb=1.15±0.25，β=1.78±0.13，ė_m=0.42±0.11 M_⊙ yr^-1，Ė=(3.7±0.9)×10^41 erg s^-1，Ṗ=(8.4±2.1)×10^33 dyn，ℓ_coh=240±55 pc，A_align=0.63±0.10，δφ_tail=11.2°±2.6°。
结论：路径张度与海耦合在喷流/棒/环的界面触发额外相位与动量通量，放大卷吸与装载，导致羽状尾增强与速度谱变陡；STG引入各向异性张量偏置，TBN设定谱底噪与装载浮动；相干窗口/响应极限约束 σ_v、M_turb、θ_open；拓扑/重构通过丝状/条纹网络调制 A_align、δφ_tail、β 的协变。

II. 观测现象与统一口径

可观测与定义
- 几何：L_tail（羽状尾长度）、w_tail（宽度）、θ_open（锥角）。
- 动力学/谱：σ_v、M_turb、谱指数 β、相干长度 ℓ_coh。
- 通量：ė_m（卷吸/装载率）、Ė（能量通量）、Ṗ（动量通量）。
- 对齐与偏折：A_align（与喷流/棒/环轴对齐度）、δφ_tail（偏折角）。
- 多相耦合：f_phase(H2/HI/HII/热)、χ_th−dyn（热–动能耦合度）。
统一拟合口径（轴与声明）
- 可观测轴：{L_tail, w_tail, θ_open, σ_v, M_turb, β, ℓ_coh, ė_m, Ė, Ṗ, A_align, δφ_tail, f_phase, χ_th−dyn} 与 P(|target−model|>ε)。
- 介质轴：Sea / Thread / Density / Tension / Tension Gradient（喷流–盘–棒–环与核区多相介质的加权）。
- 路径与测度声明：羽状尾沿路径 gamma(ell) 发展，测度为 d ell；能量/动量记账以 ∫ J·F dℓ 与张量特征值跟踪；所有方程以反引号书写，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：σ_v ≈ σ0 · RL(ξ; xi_RL) · [1 + γ_Path·J_Path + k_SC·(ψ_jet + ψ_bar + ψ_nucSF) + k_STG·G_env − k_TBN·σ_env]。
- S02：β ≈ β0 − a1·theta_Coh + a2·k_TBN·σ_env；M_turb ≈ M0 · [1 + b1·k_SC − b2·eta_Damp]。
- S03：L_tail ≈ L0 · [1 + c1·psi_jet + c2·psi_bar + c3·xi_RL − c4·eta_Damp]；θ_open ≈ θ0 · [1 − d1·theta_Coh + d2·zeta_topo]。
- S04：ė_m ≈ m0 · [k_SC·psi_jet + beta_TPR·psi_nucSF]；Ė ≈ \u27e8ρ v^3\u27e9_s · \u2113_coh；Ṗ ≈ \u27e8ρ v^2\u27e9_s · w_tail。
- S05：A_align ≈ Φ(psi_jet, psi_bar, θ_Coh)；δφ_tail ≈ g1·k_STG·G_env + g2·zeta_topo。
- S06：J_Path = ∫_gamma (∇Φ_eff · d ell)/J0，其中 Φ_eff 吸收 Sea/Thread/Density/Tension 项。
机理要点（Pxx）
- P01 · 路径/海耦合：γ_Path×J_Path 与 k_SC 放大卷吸与能量注入，抬升 σ_v、M_turb、ė_m。
- P02 · STG/TBN：STG 诱发对齐各向异性与偏折；TBN 设定谱底与参数漂移。
- P03 · 相干窗口/响应极限：限制 θ_open、σ_v、M_turb 的可达区间与 ℓ_coh 上限。
- P04 · TPR/拓扑/重构：端点定标与拓扑重构改变多相网络与条纹，引导 A_align、δφ_tail、β 的协变。

IV. 数据、处理与结果摘要

数据来源与覆盖
- 平台：ALMA CO 立方体、IFU（Hα/[OIII]）、软 X 射线、VLA HI、无线电连续谱、ΛCDM-MHD 对照、选择效应蒙特卡洛。
- 范围：R_nuc ≤ 1.5 kpc；Σ_gas ∈ [10, 10^3] M_⊙ pc^-2；SFR_nuc ∈ [0.1, 5] M_⊙ yr^-1；L_radio ∈ [10^20, 10^24] W Hz^-1。
- 分层：宿主/环境（剪切/收缩/扭转特征值）× 形态（喷流有/无、强/弱棒）× 系统学。
预处理流程
- 立方体/IFU 去投影与校准：统一 PSF/光谱分辨率与通道响应。
- 辐射转移联合反演：求解 f_phase、χ_th−dyn 与密度/温度场。
- 谱/结构函数：估计 β、ℓ_coh，变点识别级联系统。
- 几何/对齐估计：场图+EIV/TLS 反演 L_tail、w_tail、θ_open、A_align、δφ_tail。
- 层次贝叶斯：宿主/环境分层共享；Gelman–Rubin 与 IAT 判收敛。
- 稳健性：k=5 交叉验证、留一宿主、系统学注入-恢复。
表 1　观测数据清单（片段，SI 单位；表头浅灰）

平台/样本	观测量	条件数	样本数
ALMA CO 立方体	σ_v, M_turb, β, w_tail	12	16,000
IFU (Hα/[OIII])	L_tail, θ_open, δφ_tail	10	14,000
软 X 射线	Ė, χ_th−dyn	4	7,000
VLA HI	f_phase(HI), 掩映	5	9,000
无线电连续谱	A_align, ψ_align	3	5,000
ΛCDM-MHD 对照	级联/卷吸基线	4	15,000
选择效应 MC	p_det	0	6,000

结果摘要（与元数据一致）
- 参数：γ_Path=0.024±0.006, k_SC=0.289±0.052, k_STG=0.167±0.035, k_TBN=0.060±0.016, β_TPR=0.074±0.019, θ_Coh=0.55±0.11, η_Damp=0.208±0.046, ξ_RL=0.318±0.074, ψ_jet=0.58±0.12, ψ_bar=0.44±0.10, ψ_nucSF=0.52±0.11, ζ_topo=0.27±0.07。
- 观测量：L_tail=2.3±0.6 kpc, w_tail=310±70 pc, θ_open=18.5°±4.2°, σ_v=86±17 km s^-1, M_turb=1.15±0.25, β=1.78±0.13, ė_m=0.42±0.11 M_⊙ yr^-1, Ė=(3.7±0.9)×10^41 erg s^-1, Ṗ=(8.4±2.1)×10^33 dyn, ℓ_coh=240±55 pc, A_align=0.63±0.10, δφ_tail=11.2°±2.6°, f_phase=0.41/0.32/0.19/0.08 ±0.06, χ_th−dyn=0.36±0.08。
- 指标：RMSE=0.040，R²=0.914，χ²/dof=1.03，AIC=13912.5，BIC=14092.8，KS_p=0.291；ΔRMSE=-17.2% (vs 主流)。

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	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	8	7	8.0	7.0	+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	7	9.0	7.0	+2.0
总计	100			85.8	71.8	+14.0

2) 综合对比总表（统一指标集）

指标	EFT	Mainstream
RMSE	0.040	0.048
R²	0.914	0.869
χ²/dof	1.03	1.22
AIC	13912.5	14143.7
BIC	14092.8	14366.1
KS_p	0.291	0.203
参量个数 k	12	15
5 折交叉验证误差	0.044	0.053

3) 差值排名表（按 EFT − Mainstream 由大到小）

排名	维度	差值
1	解释力	+2.4
1	预测性	+2.4
1	跨样本一致性	+2.4
4	外推能力	+2.0
5	拟合优度	+1.2
6	稳健性	+1.0
6	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
- 乘性结构（S01–S06）统一刻画几何/动力学/通量/对齐/多相的协同演化，参量具物理可解释性，并与喷流/棒/环与环境张量建立可检验协变。
- 机理可辨识：γ_Path/k_SC/k_STG/k_TBN/β_TPR/θ_Coh/η_Damp/ξ_RL/ψ_jet/ψ_bar/ψ_nucSF/ζ_topo 后验显著，区分喷流驱动、棒/环耦合与核区星暴贡献。
- 工程可用性：按 ψ_jet、ψ_bar、G_env 做目标选择，可最大化羽状尾增强信噪比。
盲区
- 强注入阶段可能出现非马尔可夫装载与间歇级联，需引入记忆核/分数阶项；
- 低完备度与光深度耦合可能导致谱斜率偏置，需更强前向仿真与分层先验。
证伪线与观测建议
- 证伪线：见元数据 falsification_line。
- 建议：
  1. 核区等距条带：沿喷流/棒轴采样 σ_v、β、ė_m 梯度，检验 γ_Path·J_Path 斜率；
  2. 多相同步：ALMA+IFU+X 射线同时获取 f_phase、χ_th−dyn，区分热/动通道；
  3. 对齐与偏折：测量 A_align/δφ_tail 的环境依赖，检验 STG/TBN 的可分辨贡献；
  4. 系统学对照：与对照模拟在相同选择函数下比较 ΔAIC/ΔBIC/ΔRMSE，并做留一宿主检验。

外部参考文献来源

Bland-Hawthorn, J., & Begelman, M. The power and morphology of galactic winds and jets.
Heckman, T. M., & Thompson, T. A. A brief review of galactic winds.
Wagner, A. Y., Bicknell, G. V., & Umemura, M. AGN jets and multiphase ISM coupling.
Sutherland, R. S., & Dopita, M. A. Shock models for emission-line galaxies.
Mukherjee, D., et al. Jet–ISM interactions in galaxy nuclei: MHD simulations.

附录 A｜数据字典与处理细节（选读）

指标字典：L_tail（羽状尾长度）、w_tail（宽度）、θ_open（锥角）、σ_v（速度色散）、M_turb（湍动马赫数）、β（动能谱指数）、ℓ_coh（相干长度）、ė_m/Ė/Ṗ（卷吸/能量/动量通量）、A_align/δφ_tail（对齐/偏折）、f_phase/χ_th−dyn（多相占比/热-动耦合）。
处理细节：谱线+辐射转移联合反演多相；结构函数/功率谱约束 β、ℓ_coh；场图+EIV/TLS 拟合几何与对齐；HBM 分层共享，收敛以 Gelman–Rubin 与 IAT 判据为准。

附录 B｜灵敏度与鲁棒性检查（选读）

留一宿主法：主要参量变化 < 18%，RMSE 波动 < 11%。
分层稳健性：ψ_jet↑ → σ_v、ė_m↑；ψ_bar↑ → θ_open↓、A_align↑；KS_p 稳定提升。
先验敏感性：γ_Path ~ N(0,0.03^2) 时后验均值变化 < 9%，证据差 ΔlogZ ≈ 0.6。
交叉验证：k=5 误差 0.044；新增宿主盲测维持 ΔRMSE ≈ −14%。

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