1.16: חבילות גלי־שיבוש — איחוד דמות הקרינה וכיווניותה

דף הבית ／ פרק 1: תורת סיבי האנרגיה

חבילת גלים של שיבוש איננה חפץ, אלא צרור מאורגן של שינוי. כאשר מתיחות באזור כלשהו בים האנרגיה נמתחת מעט או נרפית קמעא, חבילת השינוי הזו מועברת ברצף הלאה. החבילה עשויה להיות דחוסה ומסודרת; עם קיטוב מכוון היא נעשית חבילה מכוונת — אור. והיא עשויה להיות רפויה ומקרית, ואז נוצרת רעש רקע. בפרק זה מאחדים את תופעת הקרינה כ־חבילות מתפשטות של שיבושי־מתיחות, ומבהירים: תדירות הפליטה של האור זהה בקפדנות ל־מחזור השיבוש הפנימי במתיחות של המקור; ככל שהשעון הפנימי איטי יותר — התדירות נמוכה יותר.

I. מקור — מופעים שכיחים

• התהוות והתפרקות: כאשר חלקיקים מתקבצים או מתפרקים, מפת המתיחות המקומית נכתבת מחדש וחבילה „נפלטת” החוצה. שיבושים שעולים על סף התגבשות מתכוונים לכיוון והופכים לחבילות מכוונות; מתחת לסף הם נפוצים ברפיון.
• קפיצות מבניות: שבר, התחברות־מחדש, התנגשות, סילון משחררים שיבושים כקרן או כמניפה. אם מתרחש צימוד בו־זמני ל־מרקם מתיחות אלקטרומגנטי, מתקבל קיטוב כיווני ו־דחפים חדים ומכוונים; כאשר משתנה בעיקר מבנה המשיכה–הובלה, גוברת התפזרות רחבת־זווית.
• רקע איטי־משתנה: ארגון־מחדש איטי בקנה־מידה גדול מוליד תנודות רחבות ונמוכות־תדירוּת, חלשות־כיוון, והן יוצרות את עמוד־השדרה של רעש המתיחות.

II. התפשטות — שיט בים והתאמה למתיחות

• תנועה בים: החבילה נעה בים האנרגיה; מהירותה ונטייתה להתפזר נקבעות בידי המתיחות המקומית ורעש הרקע.
• מהירות שיא = מתיחות מקומית: באותו מקום: מתוח יותר → מהיר יותר, רפוי יותר → איטי יותר; בעת מעבר אזורי המהירות מתכיילת מאליה ל־מתיחות שבדרך, ללא „גז/בלם” נוספים.
• סף התפשטות: רק אם תוספת המתיחות המקומית עוברת ערך סף, השיבוש מתארגן מעצמו ל־חבילה מכוונת יציבה. מתחת לסף השיבוש מעובד מחדש, מתחמם או מתפזר למרחק קצר. לכן פליטת האור ובליעתו מופיעות כמנות־חבילה בדידות; המרקמיות נובעת מ־סף העירור המזערי, בלי להניח חלקיק נקודתי.
• מסלול מועדף: החבילה נמשכת אל כיוון של מתיחות גבוהה—התנגדות נמוכה; מסלולה הכולל מונחה בהתאם. עדשה מובנת כ־בחירת קיצור־דרך עצמית לאורך מתיחות מיטיבה.
• שינוי צורה: מול מרקמים, פגמים וגבולות יופיעו החזרה, מעבר, פיזור או התפצלות; אי־הלימה בקוהרנטיות תגרום ל־הרחבת רוחב־פס ולשינוי מודולציה; קיטוב חלש מגביר פיזור.

III. הופעות — משפחה מאוחדת של קרינה

• חבילה מכוונת וקוהרנטית (אור): מרקם חשמלי מיישר כיוון, מרקם מגנטי נועל את ההסתובבות; יחד הם מייצרים קיטוב כיווני, מכווצים מעטפת ומייצבים תנועת קדימה; אפשרית התאבכות וכן בליעה במעבר יחיד.
• חבילה רחבה ואיטית (גלי כבידה): תואמת ריפרוף כולל של מבני המשיכה; חסרה נעילת קיטוב, רחבת־תחום, איטית בקצב, צפיפות האנרגיה מידלדלת — פנוטיפ פיזור.
• חבילה חצי־מכוונת (רווחת בגרעין): יורשת כיוון חלקי מן המרקם המקומי, עוצמת קיטוב בינונית, ובשדה הרחוק שבין מכוונת ל־מפוזרת.
• חבילה בלתי־מזוהה ורופפת (TBN): נפלטת בפירוק חלקיקים בלתי־יציבים, כיווניות חלשה, ספקטרום מעורב, וגורמת רפרוף רקע במדידות מדויקות.

IV. מדוע האור ניתן ל"הכוונה"

• צימוד לחשמל–מגנט: חשמלי מעניק ציר, מגנטי נועל סיבוב; בצוותא הם מקטבים, מכווצים מעטפת ומקיימים יציבות קדימה.
• ריפרוף משיכה חסר קיטוב: גלי כבידה הם קמטי מתיחות של מבני משיכה; ללא נעילת כיוון, דיפוסיביים, קשים לריתום לקרן חדה.
• עוצמת הקיטוב קובעת חזות: חזק → קל למקד ולדמות; חלש → קל לפזר, תלוי במרקם הסביבה, ומורחב בידי רעש.

V. מה החבילה עושה

• חיבור ופאזה: בפאזה → הארה, בנגד־פאזה → דעיכה; מידת הקוהרנטיות קובעת חדות הפסים; חבילות מכוונות שומרות תבנית למרחק רב.
• כיפוף ודימות: באזורים של מתיחות לא אחידה החבילה מונחית להתעקל לכדי התכנסות או התפזרות; קיטוב חזק יותר → דימות חד יותר.
• בליעה והשלמה: כאשר נלכדת במבנה מקומי, האנרגיה נכנסת פנימה או נשזרת מחדש; מעל סף, יכולה להתגבש ולהיפלט שוב.
• „כתב־היד של המקור”: המקור קובע תדירות ומִשקל דרך שעון פנימי; פוטנציאל המתיחות לאורך המסלול מעדכן פאזה ואנרגיית הגעה בלי להזיז מרכז תדירות. עיקרון: תדירות הפליטה = קצב השעון הפנימי; השעון נקבע בידי מתיחות מקומית; שעון איטי יותר → תדירות נמוכה יותר.

VI. סוגיות עכשוויות — פירוש תופעתי

• דו־אופי גל–חלקיק: חבילה קוהרנטית מעל־סף מאחדת שני הצדדים. הגעה בדידה נובעת מ־חלון יציבות וסף התגבשות; התאבכות — מ־התפשטות פאזה מסודרת — ללא כפילות אונטולוגית.
• „פוטון יחיד” בלתי־ניתן לחלוקה: תנאי נשיאה־עצמית אוסר חלוקה שרירותית; חלוקה מתחת לסף → אובדן ברעש, לא „חצי פוטון”.
• תדירות־סף באפקט הפוטו־אלקטרי: סף התגבשות וצימוד בררני מספקים דמות־סף אינטואיטיבית; העברת אנרגיה מיידית כאשר חבילה—קולט משתלבים, לא כערך נקודתי נישא.
• כימות קרינת גוף שחור: מצבי התגבשות בני־קיום נבררים בידי מרקם שוליים וסף; קווים בדידים נובעים מ־קבוצת מצבים נושאי־עצמם.
• שתי־חריצים והתאבכות של פוטון יחיד: ליבת הקוהרנטיות של אותה חבילה נחלקת בידי הסביבה לאורך המסלולים; ההגעה נשארת בדידה, התבנית מתגלה סטטיסטית.
• איחוד היסט־האדום הקוסמי: משתמשים ב־היסט אדום של פוטנציאל מתיחות; תדירות הפליטה מוגדרת בידי שעון המקור; קריאת הקולט — בידי סולם מקומי; פוטנציאל הדרך מעדכן פאזה ואנרגיית הגעה מבלי לשנות מרכז תדירות.
• גלי כבידה: SNR נמוך וקושי לרכז: קיטוב חסר מקשה על ריכוז צפיפות־אנרגיה — מסביר SNR נמוך והתרחבות השדה הרחוק.

VII. השפעה — לתיאוריה ולהנדסה

• אחדות מהותית: קרינה אלקטרומגנטית, גלי כבידה, קרינה גרעינית הן חבילות גלים של שיבוש; השוני הוא במנגנון ההיווצרות וב־עוצמת הקיטוב.
• עדכון הוראתי: דו־אופי גל–חלקיק → „התפשטות קוהרנטית מעל־סף”; פוטון → „חבילה מכוונת וקוהרנטית”.
• מדדים מדידים חדשים: מדד כיווניות, אנרגיית־סף, מתיחת ליבת הקוהרנטיות, מותן קרן ויחס אונות־צד, טביעת־אצבע TBN, חוק התאמת השעון הפנימי.
• אסטרטגיות גילוי–בקרה מחודשות: גלי כבידה: מתאמים רחבים ופיצוי הרחבה; קרינה מכוונת: הנדסת מרקמים והזרקת קיטוב; אסטרופיזיקה: להבחין במפורש בין „שינוי שעון באזור המקור” ל־„אגף המסלול”.
• גשר בין-סקאלות: מן STG גלקטי עד אופטיקה ניסויית, באותה משפחת פרמטרים ומיפויים הומומורפיים.

לסיכום

• האור הוא חבילה מכוונת וקוהרנטית של שיבוש מתיחות; תדירות הפליטה נקבעת בידי מחזור השיבוש הפנימי; שעון איטי יותר → תדירות נמוכה יותר.
• המהירות מוכתבת על־ידי מתיחות מקומית; המסלול בוחר בעצמו את הצד המיטיב; מרקמים מורכבים מעוותים את החבילה; סף הופך את ההגעה לבדידה; קוהרנטיות קובעת חדות התבנית.
• מסגרת מאוחדת ומכוונת זו קושרת את דו־האופי גל–חלקיק, תופעות הסף, כימות גוף שחור, שתי־חריצים, היסט אדום ו־SNR נמוך לכדי שלם בר־בחינה, ומעבירה את מנופי ההנדסה מן הנחת החלקיקים אל קיטוב, ספים ושעון פנימי — פרמטרים מדידים.