4.3 Wewnętrzny pas krytyczny: granica między fazą cząstek a fazą „morza filamentów”

Strona główna ／ Rozdział 4: Czarne dziury

Wewnętrzny pas krytyczny nie jest ostrą linią, lecz dość grubą strefą przejściowego gradientu. W miarę zagłębiania się w tę strefę stabilne zwoje, z których powstają różne cząstki, stopniowo tracą stabilność seriami. System przechodzi krok po kroku od struktury zdominowanej przez cząstki do „wrzącego” stanu zdominowanego przez morze filamentów o wysokiej gęstości.

I. Definicja i dlaczego musi to być „pas”

1. Definicja: Wewnętrzny pas krytyczny to przedział przestrzenny, w którym stany zwojów zdolnych tworzyć cząstki płynnie przechodzą w reżim zdominowany przez morze filamentów o wysokiej gęstości.
2. Dlaczego nieuniknienie „pas”:
   • Różne progi stabilności: gatunki cząstek i złożone zwoje mają odmienne progi; słabsze wycofują się wcześniej, silniejsze później.
   • Różne skale czasowe: rozpad, rekoneksja i ponowne zarodkowanie zachodzą z opóźnieniami, przez co na gradient przestrzenny nakłada się „ogon czasowy”.
   • Falowanie środowiska: lokalne napięcie i ścinanie układają się w zorganizowane, drobne prążki, nie mając wszędzie tych samych wartości.
   • Skutek: korytarz przejścia fazowego z wyraźnym uwarstwieniem zarówno składu, jak i przebiegów czasowych.

II. Skąd bierze się niestabilność: trzy wzajemnie wzmacniające się łańcuchy

• Stale rosnące zewnętrzne napięcie–ciśnienie: Głębiej do środka napięcie i ścinanie są silniejsze. Zwoje muszą utrzymywać krzywiznę i skręt na mniejszym promieniu, co gwałtownie podnosi „koszt podtrzymania”. Po przekroczeniu własnego progu rozpad staje się łatwy.
• Spowolnienie rytmu wewnętrznego: Wyższe napięcie tłumi wewnętrzny takt zwojów. Wolniejszy rytm osłabia spójne „zapięcie” fazowe; po zaburzeniu samouzdrawianie jest trudniejsze, a stabilność efektywna maleje.
• Nieustanne uderzenia pakietów falowych zaburzeń: Po stronie wewnętrznej zaburzenia występują częściej. Ich faza i amplituda ścierają granice zwojów, wywołując mikroskopijne rekoneksje i pęknięcia. Drobne uszkodzenia łączą się w kaskady, które spychają całe klasy zwojów za punkt krytyczny.
  Wzmocnienie między skalami: Silniejsze napięcie zewnętrzne jeszcze bardziej spowalnia rytm wewnętrzny i ułatwia przepchnięcie granic poza krytyczność; niestabilność przybiera więc wyraźny, wieloskalowy charakter łańcuchowy.

III. Uwarstwienie wewnątrz pasa (od zewnątrz do wewnątrz)

• Krawędź ponownego zarodkowania: Na najbardziej zewnętrznym brzegu wciąż możliwe jest krótkotrwałe zarodkowanie i gęste upakowanie. Struktury złożone degradowują najpierw do prostszych zwojów, a potem dalej słabną.
• Warstwa wycofania słabych zwojów: Zwoje o niskim indeksie stabilności ulegają zbiorczej utracie stabilności. Przybywa krótkożyciowych cząstek i nieregularnych pakietów fal; poziom szumu tła rośnie.
• Warstwa wycofania silnych zwojów: Nawet zwoje o wysokiej stabilności są przełamywane przez ścinanie i rekoneksję; stan cząstkowy niemal zanika.
• Warstwa dominacji morza filamentów: Wejście w „wrzącą” strefę o wysokiej gęstości. Często pojawiają się pasma ścinania, błyski rekoneksji i kaskady wieloskalowe; całość przypomina „gęstą zupę”.
  Uwarstwienie ma charakter statystyczny: warstwy mogą się wzajemnie przenikać, a ich granice są postrzępione, zgodnie z pasowym i chropawym charakterem obszaru.

IV. Dwie strony pasa: jasne porównanie

• Strona zewnętrzna: Cząstki potrafią się jeszcze samopodtrzymać. Może zachodzić ponowne zarodkowanie, a gęste upakowanie się utrzymuje. Reakcje są wolniejsze; po zaburzeniu istnieje szansa powrotu do pierwotnego ładu.
• Strona wewnętrzna: Dominuje turbulencja morza filamentów. Ścinanie, rekoneksje i kaskady występują często. Zaburzenia mają tendencję do rozprzestrzeniania się zamiast lokalnej absorpcji. Reakcje są szybsze i wyraźnie łańcuchowe.

V. Dynamika: położenie i grubość ulegają subtelnej regulacji

• „Oddychanie” wraz ze zdarzeniami: Silne zdarzenia mogą wypchnąć niektóre segmenty pasa nieco na zewnątrz; po ich wygaśnięciu pas cofa się.
• Ograniczenie przez globalny „budżet napięcia”: Gdy całkowity budżet napięcia rośnie, pas przesuwa się na zewnątrz i grubieje; gdy maleje, cofa się do wewnątrz i cienieję.
• Istnieje stronniczość kierunkowa: Wzdłuż osi obrotu i dużoskalowych grzbietów orientacji kształt pasa często różni się od innych kierunków. To ukierunkowana projekcja dynamiki wewnętrznej, a nie przypadkowy szum.

VI. Zdania diagnostyczne: nie jedno liczby, lecz trzy kryteria

• Zdolność do samopodtrzymania: Na zewnątrz większość zwojów utrzymuje się po zaburzeniu; wewnątrz większość rozpada się na składniki morza filamentów.
• Skład statystyczny: Na zewnątrz dominują cząstki długowieczne, a krótkożyciowe są nieliczne i rozproszone; wewnątrz udział cząstek krótkożyciowych i nieregularnych pakietów fal znacząco rośnie i tworzy zwarte płaty.
• Odpowiedź czasowa: Na zewnątrz odpowiedź jest wolna i lokalna; wewnątrz szybka i łańcuchowa, z wyraźnymi śladami kaskad.
  Jeśli wszystkie trzy wskaźniki równocześnie wskazują przejście od samopodtrzymania do braku samopodtrzymania, dany przedział należy uznać za efektywną część wewnętrznego pasa krytycznego.

VII. Podsumowując

Wewnętrzny pas krytyczny to strefa gradientowego przejścia fazowego. Rosnące zewnętrzne napięcie–ciśnienie, spowolnienie rytmu wewnętrznego oraz ciągłe uderzenia pakietów falowych wspólnie destabilizują zwoje tworzące cząstki seriami, przesuwając system od dominacji cząstek do dominacji morza filamentów. Pas ma skończoną grubość, „oddycha” wraz ze zdarzeniami i wykazuje stronniczość kierunkową. Rozpoznanie należy opierać na zdolności do samopodtrzymania, zmianach składu statystycznego i naturze odpowiedzi czasowej — a nie na pojedynczym progu skalarnym.