4.4 Lõi: cấu trúc phân cấp của biển sợi mật độ cao

Trang chủ ／ Chương 4: Hố đen

Bên trong lõi của lỗ đen không hề rỗng. Ở đó tồn tại một “biển” sợi cực dày đặc luôn sôi sục. Khắp nơi xuất hiện các dải cắt trượt và những điểm lóe do tái nối. Các sợi liên tục tìm cách quấn lại nhưng khó duy trì lâu; chúng thường hiện ra thoáng chốc như các hạt bất ổn rồi nhanh chóng tan rã. Mỗi lần tan rã lại phóng thích nhiễu nền lan rộng theo băng tần, khuấy động môi trường và duy trì trạng thái “sôi” của lõi. Chính nhiễu nền này vừa là kết quả trực tiếp của sự sôi, vừa là nhiên liệu giữ cho nó tiếp diễn.

I. Bức tranh cơ bản: súp đặc, cắt trượt và điểm lóe

• Súp đặc: Mật độ sợi cực cao khiến dòng chảy vừa nhớt vừa đàn hồi, toàn bộ khối vật chất như một nồi “súp đặc” luôn gợn sóng nặng nề.
• Dải cắt trượt: Các lớp mỏng kề nhau có tốc độ khác nhau, hình thành vùng cắt trượt kéo dài. Tại đây dễ tích lũy độ căng và kích hoạt những lần viết lại cấu trúc.
• Điểm lóe do tái nối: Gần ngưỡng tới hạn, các mối nối giữa sợi tái cấu hình rất nhanh. Mỗi lần tái nối giải phóng độ căng cục bộ thành bó sóng, nhiệt hoặc những dòng chảy ở quy mô lớn hơn.

II. Cấu trúc phân cấp: ba tầng từ vi mô đến vĩ mô

• Quy mô vi mô: đoạn sợi và vòng nhỏ
  Các đoạn sợi tự gom lại, cố khép thành những vòng quấn rất nhỏ. Do nén ép quá mạnh và nhiễu bên ngoài quá dày, hầu hết nỗ lực lập tức mất ổn định. Chúng chỉ tồn tại chớp nhoáng như các hạt bất ổn rồi tan rã.
• Quy mô trung mô: các dải sắp theo cắt trượt
  Gợn vi mô bị cắt trượt kéo thẳng theo một hướng, xếp thành dải. Giữa các dải là những mặt trượt mỏng, luân phiên tích và xả độ căng.
• Quy mô vĩ mô: các đơn vị trào dâng
  Nhiều dải hợp dòng tạo thành những đơn vị trào dâng có quy mô lớn. Chúng di chuyển chậm, nhập rồi tách, quyết định nhịp điệu chung và phân bổ năng lượng của lõi.

Ba tầng không tách rời nhau. Các vòng quấn thất bại ở vi mô vừa cung cấp vật liệu vừa bơm nhiễu cho trung mô; các dải trung mô lại làm “xương sống” cho các trào dâng ở vĩ mô; còn hồi lưu và co rút ở vĩ mô nén năng lượng trở lại quy mô nhỏ, khép kín một vòng tuần hoàn giữa các thang đo.

III. Vai trò của hạt bất ổn: sinh ra, tan rã và khuấy lại

• Sinh ra liên tục
  Mật độ cao và độ căng lớn liên tục đẩy các đoạn sợi tiến tới quấn lại. Nhiều vòng quấn vừa hình thành đã sát ngưỡng chịu đựng, chỉ kịp tồn tại ngắn ngủi như hạt bất ổn.
• Tan rã nhanh
  Nén ép bên ngoài tiếp tục tăng, sự phối hợp nội tại bị chậm lại do độ căng cao, trong khi xung quanh tràn ngập các bó sóng lệch pha. Ba yếu tố cộng hưởng khiến chúng sụp đổ rất nhanh.
• Bơm nhiễu nền
  Quá trình tan rã phun ra nhiễu biên độ yếu nhưng băng tần rộng, lan khắp môi trường. Lõi hấp thụ và khuếch đại nhiễu này, biến nó thành nguồn khuấy động mới.
• Phản hồi dương
  Càng nhiều hạt bất ổn được tạo ra, càng nhiều nhiễu nền được bơm vào; nhiễu nền càng mạnh, vòng quấn mới càng dễ bị đánh vỡ. Nhờ đó, trạng thái sôi tự duy trì.

Điểm mấu chốt: lõi không phải “không có quấn”, mà là “quấn liên tục được thử nghiệm rồi liên tục bị phá vỡ”. Tan rã của hạt bất ổn không phải tiếng ồn phụ, mà là một trong những nhiên liệu chính của sự sôi trong lõi.

IV. Chu trình vật chất: rút sợi, hoàn sợi và sắp xếp lại

• Rút sợi: Độ căng cục bộ tăng cùng hội tụ hình học kéo vật chất trong biển thành các đoạn sợi có trật tự hơn.
• Hoàn sợi: Khi vượt quá ngưỡng chịu đựng, đoạn sợi rơi trở lại thành thành phần biển khuếch tán hơn.
• Sắp xếp lại: Cắt trượt và tái nối liên tục viết lại cách các sợi liên kết. Kênh mới mở, kênh cũ đóng, diện mạo tổng thể dịch chuyển theo thời gian.
• Hai trạng thái cùng tồn tại: Lõi luôn có hai thành phần: một là thông lượng tương đối thẳng hàng và kết hợp tốt, như “bộ khung”; hai là nhiễu nền bất quy tắc và băng tần rộng, như “nhiệt”. Chúng chế ước lẫn nhau và cùng quyết định độ dẻo tức thời của hệ.

V. Cân đối năng lượng: tích, xả và truyền trong một vòng kín

• Tích trữ: Độ cong và độ xoắn giam độ căng dưới dạng “năng lượng hình thái” trong hình học của sợi. Các dải theo cắt trượt giống như lò xo, càng kéo càng căng.
• Giải phóng: Tái nối mở khóa năng lượng hình thái thành bó sóng và nhiệt. Tan rã của vòng quấn thất bại cũng tỏa năng lượng, bổ sung cho nhiễu nền.
• Truyền tải: Năng lượng di chuyển qua các thang đo. Bó sóng nhỏ đổ vào các dải; hồi lưu lớn lại nén năng lượng về quy mô nhỏ.
• Vòng kín: Tích – xả – truyền lặp đi lặp lại, cho phép lõi duy trì hoạt động ngay cả khi không có cấp năng lượng liên tục từ bên ngoài. Dù đầu vào bên ngoài có thể làm vòng này mạnh hơn, nó không phải điều kiện bắt buộc để duy trì.

VI. Đặc trưng thời gian: gián đoạn, ghi nhớ và phục hồi

• Gián đoạn: Tái nối và tan rã không diễn ra đều đặn mà bùng phát theo cụm.
• Ghi nhớ: Sau một sự kiện mạnh, mức nhiễu nền duy trì cao trong một thời gian, khiến các vòng quấn mới dễ thất bại hơn.
• Phục hồi: Khi đầu vào bên ngoài suy yếu, các dải theo cắt trượt dần nới lỏng về mức độ căng thấp hơn và nhiễu nền giảm, dù hiếm khi về hẳn bằng không.

VII. Tóm lại

Lõi vận hành như một “máy khuấy” tự duy trì. Các sợi không ngừng thử quấn và không ngừng bị phá vỡ. Những dải cắt trượt và các điểm lóe do tái nối luân phiên hoạt động ở nhiều thang đo, khiến độ căng được tích trữ, giải phóng và truyền tải theo chu trình. Tan rã liên tục của các hạt bất ổn bơm vào nhiễu nền không dứt, vừa là hệ quả của trạng thái sôi vừa là lý do khiến nó bền bỉ.