4.4 הליבה: מבנה היררכי של “ים” סיבים בצפיפות גבוהה מאוד

דף הבית ／ פרק 4: חורים שחורים (V5.05)

הליבה של חור שחור איננה ריקה. בתוכה פועם “ים” של סיבים צפופים במיוחד, הממשיך לרחוש ולבעבע ללא הרף. ברחבי המדיום נוצרים אזורי גזירה ונקודות הבזק שבהן החיבורים בין הסיבים נפרמים ומסתדרים מחדש. הסיבים מנסים שוב ושוב להסתלסל לצורות יציבות, אך לרוב אינם שורדים זמן רב; הם נגלים לרגע כחלקיקים בלתי־יציבים ומתפרקים. פירוק כזה מזרים אל המדיום רעש־רקע רחב־סרט, המגביר את הערבול ושומר על מצב ה“רתיחה”. רעש זה הוא גם תוצאה ישירה של הרתיחה וגם הדלק הממשיך להזין אותה.

I. תמונת יסוד: מרק סמיך, גזירה ונקודות הבזק

• מרק סמיך: הצפיפות הקיצונית מקנה לזרימה גם צמיגות וגם אלסטיות; המכלול כבד ומגלי, ממש כאילו היה “מרק סמיך”.
• רצועות גזירה: שכבות דקות וסמוכות נעות במהירויות שונות, וכך נוצרים אזורי גזירה נרחבים. באזורים אלה המצטבר מתח בקלות ומבני הזרימה נכתבים מחדש.
• נקודות הבזק של חיבור־מחדש: סמוך למצבים קריטיים, קשרי הסיבים “מנתבים מסלול” מחדש במהירות רבה. כל חיבור־מחדש משחרר את המתח המקומי לחבילות גלים, לחום או לזרימות בסקאלה גדולה יותר.

II. ארגון היררכי: שלוש סקאלות ממיקרו עד מאקרו

• מיקרוסקאלה: מקטעי סיבים וטבעות זעירות
  המקטעים נוטים להצטבר ומנסים להיסגר לסלסולים זעירים. עקב הדחיסה העזה בליבה וריבוי ההפרעות מבחוץ, רוב הניסיונות הופכים מייד לבלתי־יציבים. הם מתקיימים זמן קצר כחלקיקים בלתי־יציבים ומתמוטטים.
• מזוסקאלה: רצועות המיושרות בגזירה
  רטיטות המיקרו נמתחות בכיוון אחד בשל הגזירה ומסתדרות כרצועות. בין הרצועות מצויות משטחי החלקה דקים, שעליהם המתח נאגר ומשתחרר שוב ושוב.
• מאקרוסקאלה: יחידות נחשול
  כמה רצועות מתכנסות ליחידות גדולות יותר של נחשול. היחידות נודדות באיטיות, מתמזגות ומתפצלות, ובכך קובעות את הקצב הכולל ואת חלוקת האנרגיה בליבה.

שלוש הסקאלות תלויות זו בזו. סלסולים כושלים במיקרוסקאלה מספקים חומר והפרעות למזוסקאלה. הרצועות המסודרות במזוסקאלה מהוות “שלד” לנחשולים במאקרוסקאלה. במקביל, זרימות חוזרות והתכווצויות במאקרוסקאלה דוחסות אנרגיה חזרה אל הסקאלות הקטנות וסוגרות את המחזור.

III. תפקיד החלקיקים הבלתי־יציבים: היווצרות, התפרקות ועירבול מחודש

• היווצרות מתמדת
  צפיפות גבוהה ומתח רב דוחפים מקטעים אל עבר הסתלסלות. רבים מן הסלסולים הנולדים כבר סמוך לסף היציבות שלהם, ויכולים להתקיים רק כרגעים קצרים כחלקיקים בלתי־יציבים.
• התפרקות מהירה
  הדחיסה החיצונית מתחזקת, התיאום הפנימי מואט בשל המתח הגבוה, והסביבה מלאה בחבילות גלים שאינן בפאזה. מכלול הגורמים גורם לקריסה מהירה של הסלסולים.
• הזרקת רעש־רקע
  ההתפרקות מפזרת במדיום הפרעות רחבות־סרט ובעלות משרעת נמוכה. הליבה בולעת אותן ומגבירה אותן, והן הופכות למקורות חדשים של עירבול.
• משוב חיובי
  ככל שנוצרים יותר חלקיקים בלתי־יציבים, כך מוזרק יותר רעש לרקע; וככל שהרקע חזק יותר, כך קל יותר לשבור סלסולים חדשים. לכן מצב הרתיחה משמר את עצמו.

רעיון מרכזי: הליבה אינה “חסרת סלסולים”, אלא “סלסולים נבחנים תדיר ומתפרקים תדיר”. פירוקם של החלקיקים הבלתי־יציבים איננו רעש שולי, אלא אחד ממקורות הדלק העיקריים שמקיימים את הרתיחה המתמשכת.

IV. מחזור החומר: משיכת סיבים, החזרת סיבים וארגון־מחדש של המבנה

• משיכת סיבים: פסגות מתח מקומיות והתכנסות גאומטרית מושכות חומר מן הים למקטעי סיבים מסודרים יותר.
• החזרת סיבים: מקטעים החוצים את סף העמידות מרפים ושבים להיות רכיב מפוזר יותר של הים.
• ארגון־מחדש: הגזירה והחיבור־מחדש משנים ללא הרף את דפוסי הקישור בין הסיבים. נפתחים ערוצים חדשים, ישנים נסגרים, והצורה הכוללת נעה באיטיות בזמן.
• שתי תצורות בצמידות: תמיד מצויות שתי תת־מערכות: זרימה מיושרת וקוהרנטית המתפקדת כשלד, ורעש־רקע בלתי־סדיר ורחב־סרט המתנהג כ“חום”. יחד הן מאזנות זו את זו ומכתיבות את הפלסטיות המיידית של המערכת.

V. מאזן אנרגיה: אגירה, שחרור והעברה בלולאה סגורה

• אגירה: עקמומיות ופיתול כובלים את המתח בגאומטריית הסיבים כאנרגיית־צורה. רצועות המיושרות בגזירה מתנהגות כקפיצים—ככל שנמתחות יותר, הן מתקשחות.
• שחרור: חיבור־מחדש פותח את אנרגיית־הצורה וממיר אותה לחבילות גלים ולחום. גם קריסת סלסולים כושלים משחררת אנרגיה ומזינה את הרקע.
• העברה: אנרגיה מיטלטלת בין סקאלות. חבילות גלים קטנות מזינות את הרצועות; זרימות חוזרות בסקאלה גדולה דוחקות את האנרגיה חזרה אל הסקאלות הקטנות.
• לולאה סגורה: האגירה, השחרור וההעברה חוזרים חלילה, ולכן הליבה נשארת פעילה גם ללא הזנה חיצונית רציפה. הזנה חיצונית עשויה לחזק את הלולאה, אך אינה תנאי הכרחי.

VI. מאפייני זמן: הפסקות, זיכרון והשבה

• הפסקות: חיבור־מחדש והתפרקות אינם מתקדמים בקצב אחיד אלא מתפרצים באשכולות.
• זיכרון: אחרי אירוע עז, רעש־הרקע נותר מוגבר למשך זמן־מה, ולכן סלסולים חדשים נכשלים בקלות יתרה.
• השבה: כאשר ההזנה החיצונית נחלשת, הרצועות המיושרות בגזירה מתרפות בהדרגה למתחים נמוכים יותר, והרעש דועך—אם כי לעיתים נדירות עד לאפס.

VII. לסיכום

הליבה פועלת כ“מערבל” המתוחזק מעצמו. סיבים מנסים ללא הרף להסתלסל ומתפרקים ללא הרף. רצועות הגזירה ונקודות ההבזק של חיבור־מחדש מעבירות את הפעילות בין סקאלות, כך שהמתח נאגֵר, משתחרר ומועבר במחזורים. פירוק מתמשך של חלקיקים בלתי־יציבים מזין בלי הפסקה את רעש־הרקע—הן תוצאה של הרתיחה והן הסיבה להתמדתה.