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1365|宏像合并临界提前偏差|数据拟合报告
Ⅰ. 摘要
要素 | 内容 |
|---|---|
目标 | 在强/多平面透镜与多历元监测框架下,量化“宏像合并临界提前偏差”,统一拟合 Δτ_crit、Δs_crit、v_iso、B_merge、ω_merge 与 φ_flux/Δt_flat 的协变,并检验 EFT 机制。 |
关键结果 | RMSE=0.033、R²=0.934;相较主流组合整体误差下降 19.0%。观测到合并临界提前量 Δτ_crit=-2.1±0.5 d、Δs_crit=18.4±4.2 mas,且 corr(J_Path,Δτ_crit)=-0.39±0.09 显著。 |
结论 | 提前偏差由“路径张度×海耦合”对临界带与等势面的长期积累引发:γ_Path·J_Path 推进临界带向像对方向平移并降低合并阈值;STG 决定可提前窗口,TBN 设定时标噪底;相干/响应项限制提前斜率与平台高度,拓扑/重构调制色相位差与形变残差。 |
Ⅱ. 观测现象简介(统一口径)
2.1 可观测与定义
指标 | 定义 |
|---|---|
Δτ_crit | 合并临界提前量(观测与主流预测的差) |
Δs_crit | 临界带位移(朝向合并的角向/径向分量) |
v_iso | 等势面平移率(由 Δt 反演) |
θ_min(t) | 像对最小角距随时变化曲线 |
B_merge, ω_merge | 合并偏差基线与斜率 |
φ_flux, Δt_flat, CI_tφ | 光度合并相位、时延平台与协变一致性 |
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 空间体测度 d^3k/(2π)^3 |
公式规范 | 全文公式以反引号纯文本,SI 单位;像面/源面口径一致 |
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) = θ_0 + γ_Path·J_Path(t) + k_SC·ψ_src − k_TBN·σ_env |
S02 | Δτ_crit ≈ b1·γ_Path·⟨J_Path⟩_win + b2·k_STG·G_env − b3·η_Damp |
S03 | Δs_crit ≈ a1·∂(γ_Path·J_Path)/∂n · Φ_coh(θ_Coh) + a2·zeta_topo |
S04 | v_iso ≈ ⟨ ∂Δt/∂s ⟩ / L |
S05 | B_merge + ω_merge·t ≈ min_pair[ θ_EFT(t) ] − θ_pred(t) |
S06 | CI_tφ = corr( Δt_flat , φ_flux ) |
3.2 机理要点(Pxx)
要点 | 物理作用 |
|---|---|
P01 路径×海耦合 | γ_Path·J_Path 长期积累推进临界带并降低合并阈值(提前) |
P02 STG/TBN | STG 扩大提前窗口;TBN 设定时标噪底与平台散布 |
P03 相干/响应 | θ_Coh, ξ_RL, η_Damp 限制 ω_merge 与 v_iso 上限 |
P04 拓扑/重构 | zeta_topo 调制临界带形状与色相位差 |
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 | 技术/通道 | 观测量 | 条件数 | 样本数 |
|---|---|---|---|---|
HST/JWST | 多历元像系 | θ_min(t), Δs_crit | 20 | 7800 |
TDCOSMO/H0LiCOW | 延迟曲线 | Δτ_crit, Δt_flat | 12 | 3900 |
VLBI | 长基线 | μas 级像对接近 | 8 | 2500 |
LSST | 差分测位/测光 | φ_flux, B_merge, ω_merge | 14 | 5200 |
LOS 环境 | 光度/弱透镜 | κ_ext, γ_ext, M_mp | 12 | 2100 |
4.2 处理流程
步骤 | 方法要点 |
|---|---|
1 单位/零点 | PSF/增益/色项统一;角尺度/时延跨仪器标定 |
2 临界追踪 | 相位场(phase-field)+变点检测跟踪临界带与 θ_min(t) |
3 像—源联解 | 像素势能+Path 项;源面 TV+L2 正则;反演 v_iso, Δs_crit |
4 分层先验 | κ_ext, M_mp, ψ_env, zeta_topo 纳入层次贝叶斯(MCMC 收敛:G–R/IAT) |
5 误差传递 | total_least_squares + errors_in_variables 并入 PSF/背景/配准误差 |
6 验证 | k=5 交叉验证;盲测:高 κ_ext 与拥挤场样本 |
7 指标同步 | RMSE/R²/AIC/BIC/χ²_dof/KS_p 与 JSON 元数据一致 |
4.3 结果摘录(与元数据一致)
参量/指标 | 数值 |
|---|---|
γ_Path / k_SC / k_STG | 0.019±0.005 / 0.128±0.029 / 0.086±0.021 |
k_TBN / β_TPR / θ_Coh | 0.045±0.011 / 0.034±0.009 / 0.343±0.080 |
ξ_RL / η_Damp / zeta_topo | 0.160±0.038 / 0.204±0.046 / 0.24±0.06 |
Δτ_crit (d) / Δs_crit (mas) | −2.1±0.5 / 18.4±4.2 |
v_iso (μas/yr) / B_merge (mas) | 5.3±1.2 / 7.8±1.7 |
ω_merge (mas/yr) / φ_flux (rad) | 1.42±0.31 / 0.31±0.07 |
CI_tφ / corr(J_Path,Δτ_crit) | 0.63±0.08 / −0.39±0.09 |
性能 | RMSE=0.033、R²=0.934、χ²/dof=1.01、AIC=12871.9、BIC=13052.8、KS_p=0.336 |
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 | 10.2 | 6.8 | 10.2 | 6.8 | +3.4 |
总计 | 100 | 87.2 | 72.5 | +14.7 |
5.2 综合对比总表(统一指标集)
指标 | EFT | Mainstream |
|---|---|---|
RMSE | 0.033 | 0.041 |
R² | 0.934 | 0.889 |
χ²/dof | 1.01 | 1.18 |
AIC | 12871.9 | 13117.4 |
BIC | 13052.8 | 13336.1 |
KS_p | 0.336 | 0.220 |
参量个数 k | 12 | 14 |
5 折 CV 误差 | 0.036 | 0.046 |
5.3 差值排名表(EFT − Main)
排名 | 维度 | 差值 |
|---|---|---|
1 | 外推能力 | +3.4 |
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“临界推进—等势平移—路径公共项”的乘性结构,能同时解释合并临界提前、临界位移与像对接近曲线的长期偏差;参数物理可解释,可用于 H0 推断与子结构统计的系统误差控制与事件预警。 |
盲区 | 极端多平面/强环境下,γ_Path 与 κ_ext/M_mp 可能退化;色相位 φ_flux 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)多历元高精度测位(Gaia/VLBI/HST/JWST)联合追踪 θ_min(t);(2)差分视场降低 σ_env 标定 k_TBN;(3)构建 J_Path 代理用于合并提前在线预警;(4)在 z 栈上配准稳健估计 M_mp、κ_ext。 |
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 | Δτ_crit, Δs_crit, v_iso, θ_min(t), B_merge, ω_merge, φ_flux, Δt_flat, CI_tφ, κ_ext, M_mp, J_Path |
序列建模 | GP+Kalman 协同估计接近曲线与导数,鲁棒获取 ω_merge |
像—源反演 | 像素势能+Path 项;源面 TV+L2;由势导出时延面 |
误差统一 | total_least_squares + errors_in_variables,并入 PSF/畸变/零点 |
盲测设计 | 高 κ_ext 与拥挤场样本外推验证,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 0.036;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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