第4.10節：證據工程：怎麼驗證、看哪些指紋、我們預言什麼

目錄 ／ 第4章：黑洞

把第 4.1–4.9 節提出的黑洞“材質層”圖景落到可操作的證據上。前半部分設計驗證性實驗，後半部分給出明確可否定的預言。讀完以後，你應知道：到哪些波段、用哪些手段、看哪些量，才能把“動態臨界帶、過渡帶、三條出逃路徑”一件件坐實，或據此推翻本框架。

一、驗證路線總覽：三主線兩配角

• 像面主線：毫米與亞毫米的超長基線干涉成像。關鍵量是主環、子環、長期偏亮磁區的幾何穩定性與微小“呼吸”。
• 極化主線：同一圖元隨時間的偏振度與偏振角，重點是沿環的平滑扭轉和窄帶翻轉是否與亮度幾何同位。
• 時間主線：跨波段去色散後的“公共臺階”與“迴響包絡”，看它們和像面、極化是否同窗發生。
• 配角一（光譜與動力學）：硬與軟成分的此起彼伏，反射與吸收的強弱，亮結的外移與核心頻率位移。
• 配角二（多信使）：與高能中微子、宇宙線候選的時空關聯；與併合引力波的能量收支一致性。

這五條線儘量在同一事件窗口對齊。我們的判斷方法是“合參”：誰單獨說了都不算，至少三條線同時成立才算通過。

二、驗證一：動態臨界帶是否真實存在

要看什麼

• 環徑幾乎不變，環厚度隨方位起伏；
• 子環族譜：在主環內側分辨出更淡、更細的次級環，並能在不同夜晚重複出現；
• “呼吸”現象：環寬與亮度在強事件視窗內出現微小但系統的同步變化。

為什麼能證偽

如果環像一條完美幾何線，長時程裡既不見次級幾何積累，也不見隨事件的輕微進退，那麼“有厚度、會呼吸”的臨界帶是假像。相反，看到穩定主環、可複現的子環、以及小幅“呼吸”，三者共同給出“皮層不是光滑面”的直接證據。

最小實驗配置

高頻 VLBI（例如 230 與 345 GHz 同窗）做動態圖像；對主環做模型減法，看殘差裡是否穩定出現子環；統計強事件前後環厚度與亮度的協變。

三、驗證二：過渡帶是不是“活塞層”

要看什麼

• 強事件後出現公共臺階，不同波段去色散後幾乎同一時刻上跳；
• 隨後出現迴響包絡，次峰逐漸變弱，峰間間隔拉大；
• 同窗的像面與極化表現：偏亮磁區增強，帶狀翻轉更活躍。

為什麼能證偽

如果臺階嚴格按色散關係分離，或者迴響幅度與間隔不具備一致的演變規律，而且像面與極化沒有同窗變化，那就更像遠處介質或儀器效應。本框架要求“門檻被按下”的幾何同步和“活塞式”分期釋放，這兩點必須成立。

最小實驗配置

跨波段高採樣光變（射電到 X 射線），統一去色散時間軸；像面與極化做同窗切片比較，檢驗“臺階—亮磁區—翻轉帶”的三聯動。

四、驗證三：三條出逃路徑各有各的“指紋”

1. 暫態毛孔（慢漏）

• 像面：主環局部或整體溫和增亮，內側更淡細環短時更清晰；
• 極化：亮起片區偏振分數略降，位置角仍平滑扭轉；
• 時間：小幅公共臺階與弱慢迴響；
• 光譜：軟厚成分抬升，無“硬尖峰”；
• 多信使：不預期中微子。
• 判據：四線同窗成立，記為“孔群占主導”。

2. 軸向穿孔（噴流）

• 像面：准直噴流，亮結外移，反向噴流弱；
• 極化：高偏振度，位置角成段穩定，橫截面法拉第梯度；
• 時間：快而硬的爆發，可見小臺階沿噴流向外傳遞；
• 光譜：非熱功率律，高能端更強；
• 多信使：可能與中微子同窗。
• 判據：五線多數同窗，記為“穿孔占主導”。

3. 邊緣帶狀減臨界（廣鋪與再處理）

• 像面：環邊緣帶狀亮化，廣角外流與彌散光；
• 極化：中等偏振度，帶內分段變化，翻轉與帶並排；
• 時間：慢抬慢落，色依賴遲滯明顯；
• 光譜：反射與藍移吸收增強，紅外與次毫米厚譜上升；
• 多信使：以電磁證據為主。
• 判據：四線同窗，記為“邊緣帶占主導”。

五、尺度效應的交叉檢驗：小急大穩是否普適

要看什麼

• 小體量源的分鐘到小時級閃變頻繁，噴流穿孔更易發生；
• 大體量源的日到月級緩變占主導，邊緣帶持續更久。

如何做

同樣的方法學，分別用於微類星體與超大品質黑洞。若時標與分賬傾向隨體量系統性遷移，說明“材料層參數”在起作用。

六、反證清單：以下任一成立即可判本框架重要部分失效

• 長時程高品質影像中，主環像一個完美幾何線，既無子環也無“呼吸”；
• 去色散後跨波段臺階不在同窗，並且與像面與極化無關；
• 強硬噴流爆發長期無近核環或亮磁區的對位元活動，且從不出現軸向極化特徵；
• 明確的邊緣帶亮化從不伴隨反射增強或盤風指紋；
• 小體量源與大體量源在時標與分賬傾向上無系統差異。

七、預言清單：未來兩三代觀測應當看到的十條現象

• 子環家族
  在更高頻、更長基線下，主環內將分辨出兩到三條穩定的次級細環，階次越高越窄越暗，強事件後“更容易被點亮”。
• 亮磁區“指紋相位”
  長期偏亮磁區與帶狀翻轉帶的相對方位有統計偏好，強事件後兩者的相位差會快速重排，然後回到偏好值。
• “真無色散”臺階
  跨毫米、紅外、X 射線去色散後仍出現幾乎同窗的同步上跳，並伴隨環寬與偏振帶的同步變化。
• “呼吸—臺階共振”
  環厚度的微小擴張與“公共臺階”的高度具有線性協變，事件越強相關越高。
• 穿孔觸發時序
  噴流硬閃先于或同步於近核環上偏亮磁區的短時增強，隨後出現移動亮結與 core shift。
• 邊緣帶的“熏黑譜”
  邊緣帶主導時，紅外與次毫米厚譜抬升優先於硬 X，反射與藍移吸收在幾天到幾周內增強。
• “孔群—穿孔”轉化
  在自旋軸附近，數次同位的毛孔事件會在數天到數周內轉化為穩定噴流，出現偏振度整體上揚。
• 尺度對時標
  分鐘級的“臺階—迴響”在微類星體更常見；天到周級在超大品質黑洞更常見，且迴響峰間距的增長率更小。
• 中微子同窗
  中等能量的中微子事件在噴流穿孔強烈的時段更可能同窗，並與硬 γ 尖峰同相。
• “帶翻—盤風”同位
  極化翻轉帶沿環外緣移動時，X 射線的盤風吸收深度有同步起伏，且位置角旋轉有可重複的相位關係。

以上十條，每一條都可獨立檢驗；任一條被系統否定，便需回到機理層修正。