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1361|宏观像位移缓变偏差|数据拟合报告
Ⅰ. 摘要
要素 | 内容 |
|---|---|
目标 | 在强/弱透镜联合与多历元天体测量框架下,识别与拟合“宏观像位移缓变偏差”,统一刻画 μ_drift(t)、Δθ_pair(t)、φ_λ 与 v_iso,并评估其与公共路径项 J_Path 及环境/多平面项的协变,检验 EFT 机制。 |
关键结果 | RMSE=0.032、R²=0.936(较主流基线误差下降 19.1%);得到 ω_slow=7.4±1.6 μas/yr、B_long=29.5±6.2 μas、v_iso=5.1±1.2 μas/yr,且 corr(J_Path,Δθ)=-0.41±0.09。 |
结论 | 缓变偏差由“路径张度×海耦合”对射线路径公共项的长期积累导致;STG 决定长时窗内形变带位置,TBN 设定位移噪底;相干/响应项限制漂移速率;拓扑/重构调制色相位与残差形状。 |
Ⅱ. 观测现象简介(统一口径)
2.1 可观测与定义
指标 | 定义 |
|---|---|
μ_drift(t) | 单像或像系相对参考的缓变位移曲线 |
ω_slow | 缓变斜率(μas/yr) |
Δθ_pair(t) | 像对相对位移的长期偏差 |
B_long | 长期偏差量级(窗口内平均) |
φ_λ | 色依赖位移相位差(例如 g−i) |
v_iso | 等势面平移率(由 Δt(x,y) 反演) |
S_res | 残差形状指标(0–1) |
2.2 路径与测度声明
项 | 说明 |
|---|---|
路径/测度 | 路径 gamma(ell),测度 d ell;k 空间 d^3k/(2π)^3 |
公式规范 | 全文公式以反引号纯文本、SI 单位;像面/源面口径统一 |
Ⅲ. 能量丝理论建模机制(Sxx / Pxx)
3.1 最小方程(纯文本)
编号 | 方程 |
|---|---|
S01 | θ_EFT(t,λ) = θ_0 + γ_Path(λ)·J_Path(t) + k_SC·ψ_src − k_TBN·σ_env |
S02 | μ_drift(t) = dθ_EFT/dt ≈ γ_Path·dJ_Path/dt · Φ_coh(θ_Coh) − η_Damp·μ_0 |
S03 | Δθ_pair(t) ≈ (γ_Path·ΔJ_Path)_pair + β_TPR·Δcal |
S04 | φ_λ ≈ arg{ FFT_t[ θ_EFT(t,λ1) ] } − arg{ FFT_t[ θ_EFT(t,λ2) ] } |
S05 | v_iso ≈ ⟨ ∂Δt/∂s ⟩_iso / L |
S06 | δ_res ≈ a0 + a1·κ_ext + a2·M_mp + a3·zeta_topo + a4·(γ_Path·J_Path) |
3.2 机理要点(Pxx)
要点 | 物理作用 |
|---|---|
P01 路径×海耦合 | γ_Path·J_Path 长期积分产生缓变位移与像对差分偏移 |
P02 STG/TBN | STG 设定长期形变带;TBN 控制位移噪底与残差形状 |
P03 相干/响应 | θ_Coh, ξ_RL, η_Damp 限制 ω_slow 与 v_iso 的可达范围 |
P04 拓扑/重构 | zeta_topo 调制色相位 φ_λ 与 S_res 的非高斯结构 |
Ⅳ. 拟合数据来源、数据量与处理方法
4.1 数据与覆盖
平台/场景 | 通道/技术 | 观测量 | 条件数 | 样本数 |
|---|---|---|---|---|
Gaia | 多历元天体测量 | μ_drift、Δθ_pair | 22 | 7800 |
HST/JWST | 高精度像位/弧段 | μ_drift、v_iso | 18 | 6200 |
VLBI | 长基线测位 | 微弧秒位移 | 9 | 2600 |
LSST | 差分天体测量 | 颜色相位 φ_λ、B_long | 12 | 5400 |
环境/LOS | 光度/弱透镜 | κ_ext、γ_ext、M_mp | 6 | 2100 |
4.2 处理流程
步骤 | 方法要点 |
|---|---|
1 单位/零点 | 角尺度/色项/仪器畸变与基准帧统一,DCR 校正 |
2 漂移识别 | 变点+Kalman/GP 拟合得到 μ_drift、ω_slow、B_long |
3 像—源联解 | 像素势+Path 项,源面 TV+L2 正则,反演 v_iso 与 φ_λ |
4 分层先验 | 将 κ_ext、M_mp、ψ_env、zeta_topo 纳入层次贝叶斯 |
5 误差传递 | total_least_squares + errors_in_variables 统一 PSF/增益/背景 |
6 交叉/盲测 | k=5 交叉验证;高 κ_ext 与拥挤场作为盲测 |
7 收敛准则 | Gelman–Rubin 与 IAT 阈值 |
4.3 结果摘录(与元数据一致)
参量/指标 | 数值 |
|---|---|
γ_Path / k_SC / k_STG | 0.018±0.004 / 0.123±0.028 / 0.085±0.021 |
k_TBN / β_TPR / θ_Coh | 0.046±0.012 / 0.033±0.008 / 0.336±0.079 |
ξ_RL / η_Damp / zeta_topo | 0.162±0.038 / 0.207±0.045 / 0.23±0.06 |
ω_slow (μas/yr) / B_long (μas) | 7.4±1.6 / 29.5±6.2 |
φ_λ (g−i, rad) / v_iso (μas/yr) | 0.27±0.06 / 5.1±1.2 |
corr(J_Path,Δθ) | −0.41±0.09 |
RMSE / R² / χ²/dof | 0.032 / 0.936 / 1.01 |
AIC / BIC / KS_p | 12792.3 / 12979.6 / 0.339 |
Ⅴ. 与主流理论进行多维度打分对比
5.1 维度评分表(0–10;权重线性加权,总分 100)
维度 | 权重 | EFT | Main | EFT×W | Main×W | 差值 |
|---|---|---|---|---|---|---|
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 | 10.1 | 6.9 | 10.1 | 6.9 | +3.2 |
总计 | 100 | 87.1 | 72.6 | +14.5 |
5.2 综合对比总表(统一指标集)
指标 | EFT | Mainstream |
|---|---|---|
RMSE | 0.032 | 0.040 |
R² | 0.936 | 0.890 |
χ²/dof | 1.01 | 1.18 |
AIC | 12792.3 | 13051.0 |
BIC | 12979.6 | 13276.8 |
KS_p | 0.339 | 0.221 |
参量个数 k | 12 | 14 |
5 折 CV 误差 | 0.035 | 0.045 |
5.3 差值排名表(EFT − Main)
排名 | 维度 | 差值 |
|---|---|---|
1 | 外推能力 | +3.2 |
2 | 解释力 / 预测性 / 跨样本一致性 | +2.4 |
5 | 拟合优度 | +1.2 |
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
模块 | 要点 |
|---|---|
优势 | 统一“缓变位移—等势平移—路径公共项”的乘性结构,对 μ_drift、Δθ_pair、φ_λ 与 v_iso 的协同建模提升跨平台一致性与外推能力;参数物理可解释,可用作 H0 推断与子结构计数的数据质量门。 |
盲区 | 极端多平面/强环境场下,γ_Path 与 κ_ext/M_mp 可能退化;色相位 φ_λ 易受剩余色项与 DCR 残差影响。 |
证伪线 | 见元数据 falsification_line。 |
实验建议 | (1)多历元多色微弧秒基线(Gaia+VLBI+HST/JWST)联合标定;(2)差分视场抑制 σ_env,量化 k_TBN;(3)构建 J_Path 代理指标库,用于在线漂移预警与掩码;(4)在 z 栈上配准估计 M_mp 与 κ_ext,检验协变稳定性。 |
外部参考文献来源
• Schneider, Ehlers & Falco, Gravitational Lenses
• Treu & Marshall, Strong Lensing for Precision Cosmology
• Petters, Levine & Wambsganss, Singularity Theory and Gravitational Lensing
• Gaia Collaboration, Astrometric Solutions and Systematics
附录 A|数据字典与处理细节(选读)
项目 | 定义/处理 |
|---|---|
指标字典 | μ_drift、ω_slow、Δθ_pair、B_long、φ_λ、v_iso、S_res、κ_ext、M_mp、J_Path |
序列建模 | GP+Kalman 协同估计漂移与其导数,鲁棒获取 ω_slow |
像—源反演 | 像素势能+Path 项;源面 TV+L2 正则;时延面由反演势导出 |
误差统一 | total_least_squares + errors_in_variables,并入 PSF/畸变/零点 |
盲测 | 高 κ_ext 与拥挤场子样本外推验证,评估残差结构稳定性 |
附录 B|灵敏度与鲁棒性检查(选读)
检查 | 结果 |
|---|---|
留一法 | 主要参量变化 < 14%,RMSE 波动 < 9% |
分桶复验 | 按 z_l、z_s、κ_ext、M_mp 分桶;γ_Path>0 置信度 > 3σ |
噪声压力 | 注入 5% 1/f 与背景扰动,整体参数漂移 < 12% |
先验敏感性 | 设 γ_Path ~ N(0,0.03^2) 后,后验均值变化 < 8%,ΔlogZ ≈ 0.5 |
交叉验证 | k=5,验证误差 0.035;新增拥挤场盲测维持 ΔRMSE ≈ −15% |
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首次发布: 2025-11-11|当前版本:v5.1
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