4.4 Nucleu: structura ierarhică a mării de filamente cu densitate foarte mare

Acasă ／ Capitolul 4: Găurile negre (V5.05)

Nucleul unei găuri negre nu este gol. Acolo se află o „mare” de filamente extrem de dense, aflată într-o agitație continuă. Peste tot apar zone de forfecare și puncte de fulger generate de reconectare. Filamentele încearcă în mod repetat să se răsucească în forme stabile, dar rezistă rar; adesea apar pentru scurt timp ca particule instabile și apoi se descompun. Din fiecare descompunere se eliberează perturbații de bandă largă pe fundal, care reînviorează mediul și mențin „fierberea” nucleului. Acest fundal este totodată efectul direct al fierberii și combustibilul care o susține.

I. Imagine de bază: supă groasă, forfecare și puncte de fulger

• Supă groasă: Densitatea extremă face ca fluxul să fie simultan vâscos și elastic; ansamblul se comportă ca o „supă groasă”, grea și ondulată.
• Benzi de forfecare: Straturile subțiri alăturate se deplasează cu viteze diferite, formând regiuni întinse de forfecare. Aici tensiunea se acumulează ușor, iar structurile sunt rescrise frecvent.
• Puncte de fulger prin reconectare: În apropierea stărilor critice, legăturile dintre filamente sunt rerutate foarte rapid. Fiecare reconectare transformă tensiunea locală în pachete de unde, căldură sau curgeri la scară mai mare.

II. Organizare ierarhică: trei scări de la micro la macro

• Scara micro: segmente de filament și inele mici
  Segmentele tind să se adune și încearcă să se închidă în răsuciri foarte mici. Din cauza compresiei puternice din nucleu și a perturbațiilor dese din jur, majoritatea devin imediat instabile. Ele există pentru scurt timp ca particule instabile, apoi se dezintegrează.
• Scara mezo: benzi orientate de forfecare
  Unduirile microscopice sunt întinse și aliniate de forfecare într-o singură direcție, formând benzi. Între benzi apar suprafețe subțiri de alunecare, pe care tensiunea se stochează și se eliberează repetat.
• Scara macro: unități de avânt
  Mai multe benzi confluează în unități voluminoase de avânt. Acestea migrează lent, se contopesc și se divid, stabilind ritmul general și repartiția energiei în nucleu.

Cele trei scări sunt interdependente. Răsucirile eșuate la scară micro furnizează material și zgomot pentru scara mezo. Benzile ordonate la scara mezo oferă „scheletul” pentru avântul la scara macro. La rândul lor, curgerile de întoarcere și contracțiile la scară macro împing din nou energia spre scările mici, închizând ciclul.

III. Rolul particulelor instabile: generare, descompunere și reamestecare

• Generare continuă
  Densitatea ridicată și tensiunea mare împing segmentele să se răsucească. Multe răsuciri abia formate se află deja aproape de pragul lor și pot exista doar o clipă ca particule instabile.
• Descompunere rapidă
  Compresia externă crește, coordonarea internă încetinește din cauza tensiunii, iar mediul este plin de pachete de unde defazate. Împreună, acești factori provoacă prăbușiri rapide.
• Injecție de zgomot de fundal
  Descompunerea împrăștie perturbații de bandă largă și amplitudine mică în întreg mediul. Nucleul le absoarbe și le amplifică, transformându-le în surse noi de agitare.
• Feedback pozitiv
  Cu cât apar mai multe particule instabile, cu atât mai mult zgomot ajunge în fundal; cu cât fundalul devine mai puternic, cu atât răsucirile noi cedează mai ușor. Astfel, starea de fierbere se autosusține.

Ideea centrală: nucleul nu este „fără răsuciri”, ci „răsucirile sunt încercate necontenit și sunt sparte necontenit”. Descompunerea particulelor instabile nu este zgomot secundar, ci unul dintre principalele combustibile ale fierberii persistente.

IV. Ciclul materiei: extragerea filamentelor, readucerea filamentelor și rearanjarea structurii

• Extragerea filamentelor: Vârfurile locale de tensiune și convergența geometrică trag material din mare în segmente de filament mai ordonate.
• Readucerea filamentelor: Segmentele care depășesc pragul de rezistență se relaxează și revin la o componentă mai difuză a mării.
• Rearanjare: Forfecarea și reconectarea rescriu continuu modul în care se leagă filamentele. Se deschid canale noi, se închid cele vechi, iar forma de ansamblu se deplasează lent în timp.
• Două stări în coexistență: Sunt prezente mereu două componente: un flux relativ aliniat și coerent, care acționează ca un schelet, și un zgomot de fundal neregulat și de bandă largă, care funcționează ca „căldura”. Împreună, ele se echilibrează și stabilesc plasticitatea instantanee a sistemului.

V. Bilanțul de energie: stocare, eliberare și transfer într-o buclă închisă

• Stocare: Curbura și torsiunea închid tensiunea în geometria filamentelor sub forma „energiei de formă”. Benzile orientate de forfecare se comportă ca niște arcuri: cu cât sunt întinse mai mult, cu atât devin mai încordate.
• Eliberare: Reconectarea descuie energia de formă și o transformă în pachete de unde și căldură. Și descompunerea răsucirilor eșuate eliberează energie, alimentând fundalul.
• Transfer: Energia face naveta între scări. Pachetele mici de unde alimentează benzile; curgerile de întoarcere la scară mare împing energia înapoi spre scările mici.
• Buclă închisă: Stocarea, eliberarea și transferul se repetă, permițând nucleului să rămână activ fără aport extern continuu. Aportul extern poate amplifica bucla, dar nu este indispensabil.

VI. Dinamica temporală: intermitență, memorie și revenire

• Intermitență: Reconectarea și descompunerea nu avansează uniform, ci izbucnesc în grupuri.
• Memorie: După un eveniment puternic, zgomotul de fundal rămâne ridicat o vreme, astfel încât răsucirile noi eșuează mai ușor.
• Revenire: Când aportul extern slăbește, benzile orientate de forfecare se relaxează treptat spre tensiuni mai mici, iar zgomotul scade, deși rareori ajunge la zero.

VII. Pe scurt

Nucleul funcționează ca un „malaxor” care se întreține singur. Filamentele încearcă continuu să se răsucească și sunt la fel de continuu desfăcute. Benzile de forfecare și punctele de reconectare mută activitatea între scări, astfel încât tensiunea este stocată, eliberată și transferată în cicluri. Descompunerea neîntreruptă a particulelor instabile alimentează necontenit zgomotul de fundal — este atât consecința fierberii, cât și motivul durabilității ei.