4.4 Πυρήνας: ιεραρχική δομή της υπέρπυκνης «θάλασσας» νημάτων

Αρχική ／ Κεφάλαιο 4: Μαύρες τρύπες

Ο πυρήνας μιας μαύρης τρύπας δεν είναι κενός. Εκεί απλώνεται μια «θάλασσα» νημάτων εξαιρετικά υψηλής πυκνότητας που αναδεύεται αδιάκοπα. Παντού εμφανίζονται ζώνες διάτμησης και σημεία λάμψης από επανασύνδεση. Τα νήματα προσπαθούν ξανά και ξανά να τυλιχθούν σε σταθερές μορφές, αλλά σπάνια αντέχουν· συχνά προβάλλουν για λίγο ως ασταθή σωματίδια και κατόπιν αποσυντίθενται. Οι διαταραχές που απελευθερώνονται σχηματίζουν ευρυζωνικό υπόβαθρο θορύβου, το οποίο κρατά τον πυρήνα σε κατάσταση «βρασμού». Ο θόρυβος αυτός είναι ταυτόχρονα άμεσο αποτέλεσμα του βρασμού και καύσιμο που τον τροφοδοτεί.

I. Βασική εικόνα: πηχτή «σούπα», διάτμηση και σημεία λάμψης

• Πηχτή «σούπα»: Η ακραία πυκνότητα κάνει τη ροή ταυτόχρονα ιξώδη και ελαστική· το μέσο μοιάζει βαρύ και κυματιστό, σαν πηχτή «σούπα».
• Ζώνες διάτμησης: Γειτονικά λεπτά στρώματα κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες και δημιουργούν εκτεταμένες περιοχές διάτμησης. Εκεί συσσωρεύεται ευκολότερα τάση και οι δομές αναδιατάσσονται.
• Σημεία λάμψης από επανασύνδεση: Κοντά σε κρίσιμες συνθήκες τα δεσίματα των νημάτων επαναδρομολογούνται αστραπιαία. Κάθε επανασύνδεση μετατρέπει την τοπική τάση σε δεμάτια κυμάτων, θερμότητα ή ροές μεγαλύτερης κλίμακας.

II. Ιεραρχική οργάνωση: τρία επίπεδα από το μικρό στο μεγάλο

• Μικροκλίμακα: τμήματα νημάτων και μικροί δακτύλιοι
  Τα τμήματα συνωστίζονται και προσπαθούν να κλείσουν σε πολύ μικρές περιελίξεις. Η έντονη συμπίεση στον πυρήνα και οι συχνές εξωτερικές διαταραχές τα καθιστούν κατά κανόνα ασταθή· εμφανίζονται για λίγο ως ασταθή σωματίδια και διαλύονται.
• Μεσοκλίμακα: ταινίες προσανατολισμένες από τη διάτμηση
  Οι μικροκυματισμοί τεντώνονται και ευθυγραμμίζονται από τη διάτμηση προς μία κατεύθυνση, σχηματίζοντας ταινίες. Ανάμεσά τους υπάρχουν λεπτές επιφάνειες ολίσθησης όπου η τάση αποθηκεύεται και εκτονώνεται επαναλαμβανόμενα.
• Μακροκλίμακα: μονάδες ορμής και εξάπλωσης
  Πολλές ταινίες συγχωνεύονται σε μεγαλύτερες μονάδες που «φουσκώνουν» και κινούνται. Μεταναστεύουν αργά, συνενώνονται και διαχωρίζονται, καθορίζοντας τον συνολικό ρυθμό και την κατανομή ενέργειας του πυρήνα.

Τα τρία επίπεδα αλληλεξαρτώνται. Οι αποτυχημένες περιελίξεις στη μικροκλίμακα τροφοδοτούν με υλικό και θόρυβο τη μεσοκλίμακα. Οι μεσοκλιμακές ταινίες λειτουργούν ως «σκελετός» για τις μακροκλιμακές ορμές. Εν τω μεταξύ, οι μακροκλιμακές παλινδρομήσεις και συστολές συμπιέζουν ξανά την ενέργεια προς τις μικρές κλίμακες, κλείνοντας τον κύκλο.

III. Ρόλος των ασταθών σωματιδίων: γένεση, αποδόμηση και νέα ανάδευση

• Συνεχής γένεση
  Η υψηλή πυκνότητα και η μεγάλη τάση ωθούν διαρκώς τα τμήματα να περιελιχθούν. Πολλές νεογέννητες περιελίξεις βρίσκονται εξαρχής κοντά στο όριό τους και επιβιώνουν μόνο στιγμιαία ως ασταθή σωματίδια.
• Ταχεία αποδόμηση
  Η εξωτερική συμπίεση αυξάνει, ο εσωτερικός συγχρονισμός επιβραδύνεται λόγω υψηλής τάσης και το περιβάλλον γεμίζει δεμάτια κυμάτων εκτός φάσης. Μαζί, αυτοί οι παράγοντες προκαλούν γρήγορη κατάρρευση.
• Έγχυση θορύβου υποβάθρου
  Η αποδόμηση διασπείρει ευρυζωνικές, χαμηλού πλάτους διαταραχές σε όλο το μέσο. Ο πυρήνας τις απορροφά και τις ενισχύει, μετατρέποντάς τες σε νέα πηγή ανάδευσης.
• Θετική ανατροφοδότηση
  Όσο περισσότερα ασταθή σωματίδια παράγονται, τόσο περισσότερος θόρυβος υποβάθρου εγχέεται· και όσο ισχυρότερος είναι ο θόρυβος, τόσο ευκολότερα διαλύονται οι νέες περιελίξεις. Επομένως ο «βρασμός» συντηρείται από μόνος του.

Σημείο-κλειδί: ο πυρήνας δεν είναι «χωρίς περιελίξεις», αλλά «οι περιελίξεις επιχειρούνται διαρκώς και διαλύονται διαρκώς». Η αποδόμηση των ασταθών σωματιδίων δεν αποτελεί δευτερεύοντα θόρυβο· είναι ένα από τα κύρια καύσιμα του επίμονου βρασμού.

IV. Κύκλος υλικού: έλξη νημάτων, επαναφορά νημάτων και αναδιάταξη

• Έλξη νημάτων: Τοπικές αιχμές τάσης και γεωμετρική σύγκλιση τραβούν υλικό από τη θάλασσα σε πιο τακτοποιημένα τμήματα νημάτων.
• Επαναφορά νημάτων: Όταν τα τμήματα ξεπερνούν το όριο αντοχής τους, χαλαρώνουν και επιστρέφουν σε πιο διάχυτη μορφή της θάλασσας.
• Αναδιάταξη: Η διάτμηση και η επανασύνδεση ξαναγράφουν συνεχώς τους τρόπους σύνδεσης των νημάτων· ανοίγουν νέα κανάλια και κλείνουν παλιά, οπότε το συνολικό σχήμα μετατοπίζεται αργά με τον χρόνο.
• Συνύπαρξη δύο καταστάσεων: Συνυπάρχουν πάντα δύο συνιστώσες: σχετικά ευθυγραμμισμένη και συνεκτική ροή που λειτουργεί ως «σκελετός», και ακανόνιστος, ευρυζωνικός θόρυβος υποβάθρου που δρα ως «θερμότητα». Μαζί ρυθμίζουν την άμεση πλαστικότητα του συστήματος.

V. Ενεργειακό ισοζύγιο: αποθήκευση, εκτόνωση και μεταφορά σε κλειστό βρόχο

• Αποθήκευση: Η καμπυλότητα και η συστροφή παγιδεύουν την τάση στη γεωμετρία των νημάτων ως «ενέργεια μορφής». Οι ταινίες προσανατολισμένες από τη διάτμηση λειτουργούν σαν ελατήρια: όσο τεντώνονται, τόσο σφίγγουν.
• Εκτόνωση: Η επανασύνδεση ξεκλειδώνει την ενέργεια μορφής σε δεμάτια κυμάτων και θερμότητα. Η κατάρρευση αποτυχημένων περιελίξεων απελευθερώνει επίσης ενέργεια, τροφοδοτώντας τον θόρυβο.
• Μεταφορά: Η ενέργεια μεταπηδά ανάμεσα σε κλίμακες. Τα μικρά δεμάτια κυμάτων τροφοδοτούν τις ταινίες· οι μεγάλης κλίμακας παλινδρομήσεις πιέζουν την ενέργεια πάλι προς τις μικρές κλίμακες.
• Κλειστός βρόχος: Αποθήκευση, εκτόνωση και μεταφορά επαναλαμβάνονται, επιτρέποντας στον πυρήνα να παραμένει ενεργός χωρίς συνεχή εξωτερική τροφοδότηση. Η εξωτερική είσοδος μπορεί να ενισχύσει τον βρόχο, αλλά δεν είναι αναγκαία.

VI. Χρονικά γνωρίσματα: διακεκομμένη ροή, μνήμη και αποκατάσταση

• Διακεκομμένη ροή: Επανασύνδεση και αποδόμηση δεν προχωρούν ομαλά αλλά εκδηλώνονται σε δεσμίδες εκρήξεων.
• Μνήμη: Μετά από ένα ισχυρό γεγονός, ο θόρυβος υποβάθρου παραμένει αυξημένος για κάποιο διάστημα, κάνοντας τις νέες περιελίξεις πιο ευάλωτες.
• Αποκατάσταση: Όταν η εξωτερική τροφοδότηση εξασθενεί, οι ταινίες διάτμησης χαλαρώνουν σταδιακά σε χαμηλότερες τάσεις και ο θόρυβος υποχωρεί, αν και σπάνια μηδενίζεται.

VII. Συνοψίζοντας

Ο πυρήνας λειτουργεί σαν ένας αυτοσυντηρούμενος «αναδευτήρας». Τα νήματα επιχειρούν αδιάκοπα να περιελιχθούν και διαλύονται εξίσου αδιάκοπα. Οι ταινίες διάτμησης και τα σημεία επανασύνδεσης μοιράζονται τη δράση σε όλες τις κλίμακες, ώστε η τάση να αποθηκεύεται, να εκτονώνεται και να μεταφέρεται κυκλικά. Η συνεχής αποδόμηση των ασταθών σωματιδίων τροφοδοτεί αδιάλειπτα τον θόρυβο υποβάθρου—είναι ταυτόχρονα αποτέλεσμα του βρασμού και ο λόγος που αυτός διαρκεί.