1.9: กำแพงความตึง และ โถงทางเดินคลื่นนำทางความตึง

หน้าแรก ／ บทที่ 1: ทฤษฎีเส้นพลังงาน

I. กำแพงความตึง

1. คำนิยามและภาพรวมเชิงสัญชาตญาณ

• กำแพงความตึง (TWall) คือบริเวณคล้าย “กำแพง” ที่ก่อตัวขึ้นเมื่อความชันของความตึงสูงมาก ทำหน้าที่จำกัดการแลกเปลี่ยนระหว่างด้านในกับด้านนอก
• ไม่ใช่ผิวคณิตศาสตร์ที่สมบูรณ์แบบ: มีความหนา “หายใจได้” และมีเม็ดกับรูพรุน เป็นแถบใกล้วิกฤติที่มีพลวัต
• กิจกรรมพื้นฐาน: วัฏจักรดึงเส้น–คืนเส้น และ เฉือน–เชื่อมต่อใหม่ เกิดขึ้นต่อเนื่อง ระดับความตึงแน่นบ้างหย่อนบ้าง สิ่งรบกวนภายนอกและสัญญาณพื้นหลังภายในอาจทำให้บางบริเวณหลุดจากภาวะวิกฤติชั่วคราว

2. แนวคิดเรื่อง “รูพรุน” และสาเหตุ

• คำนิยาม: หน้าต่างขนาดจิ๋ว อายุสั้น และมีความต้านทานต่ำบนกำแพง ซึ่งเกณฑ์วิกฤติถูกกดลงชั่วครู่ให้พลังงานหรืออนุภาคลอดผ่านได้
• สาเหตุหลัก 3 กลุ่ม:
  1. การไหวของความตึง: วัฏจักรดึงเส้น–คืนเส้นทำให้ “ความแน่น” เฉพาะที่เปลี่ยน ส่งผลให้เพดานการผ่านยกสูงชั่วคราวหรือข้อกำหนดลดลงชั่วขณะ
  2. การเชื่อมต่อใหม่ระดับจุลภาคที่ปลดปล่อย: โครงข่ายการเชื่อมต่อเปลี่ยนเส้นทางสั้น ๆ คลายความเค้นเป็นกอคลื่น จึงเกิดช่วง “ผ่อนคลาย” เฉพาะที่
  3. การเคาะของสิ่งรบกวน: กอคลื่นจากภายนอกหรืออนุภาคพลังงานสูงทำให้เกิดการเกินชดเชย/เจือจาง ทิ้งช่องผ่านก่อนเด้งกลับ แหล่งที่พบบ่อยได้แก่ อนุภาคไม่เสถียรแบบทั่วไป (GUP) ระหว่างสลายตัว และ สัญญาณรบกวนพื้นหลังความตึง (TBN) ที่มาคู่กัน

3. กลไกการ “เปิด–ปิด” ของรูพรุน

• ขนาดและอายุขัย: เล็ก จำนวนมาก สั้นและรวดเร็ว ตั้งแต่จุดเล็กเท่า “รูเข็ม” ไปจนถึงเส้นเรียวยาวตามทิศเฉือน
• ทิศทางวิวัฒน์: มีเพียงส่วนน้อยที่ได้รับการประคองทางเรขาคณิตและแรงกดภายนอกอย่างยาวนาน จนงอกงามเป็นช่องทะลุที่ค่อนข้างเสถียร
• ข้อจำกัด: ภาพรวมของรูพรุนถูกกำกับด้วยดุลพลังงานและ “งบประมาณความตึง” จึงไม่เกินขีดแพร่กระจายเฉพาะที่ และไม่ก่อการรั่วไหลไร้สาเหตุ

4. เหตุใดต้องมองกำแพงว่า “ขรุขระ”

• อธิบายการรั่วไหล “น้อยแต่ยืนยาว”: เส้นขอบที่เรียบล้วนยากจะอธิบายกระแสเล็ก ๆ ที่ลากยาวในโลกจริง
• ผสานการกีดกันอย่างเข้มกับการผ่านระดับจุลภาค: เมื่อมองว่าเป็นแถบวิกฤติที่ “หายใจได้” รูพรุนจึงเป็นกลไกระดับจุลภาคตามธรรมชาติ—ยังคงกีดกันอย่างเข้มในระดับมหภาค แต่ยอมให้ผ่านเล็กน้อยในเชิงสถิติ
• สอดคล้องข้ามสเกล: ภาพ “ขอบขรุขระ” นี้ใช้ได้ตั้งแต่จุลภาคถึงมหภาค

5. ตัวอย่างเชิงสัญชาตญาณสองกรณี

• การอุโมงค์เชิงควอนตัม: กำแพงศักย์มองได้เสมือนกำแพงความตึง; รูพรุนอายุสั้นเปิดทางให้อานุภาคทะลุด้วยความน่าจะเป็นเล็กแต่ไม่เป็นศูนย์ (ดูหมวด 6.6)
• การแผ่รังสีของหลุมดำ: ชั้นใกล้วิกฤติด้านนอกของหลุมดำก็คือกำแพงความตึง; สิ่งรบกวนละเอียดพลังงานสูงภายในและการเชื่อมต่อใหม่ทำให้รูพรุนจำนวนมากผลัดกัน “ติดสว่าง” พลังงานจึงค่อย ๆ ซึมออกเป็นไมโครบีม/ไมโครบันเดิล ยาวนานแต่ความแรงต่ำมาก (ดูหมวด 4.7)

6. สรุปและแนวทางถัดไป

• หนึ่งบรรทัด: กำแพงความตึงทำให้แนวคิด “กีดกันอย่างเข้ม” กลายเป็นวัสดุเส้นขอบที่มีความหนาและ “หายใจได้”; รูพรุนคือวิถีทำงานระดับจุลภาคของกำแพง
• ทิศทาง: เมื่อช่องทะลุเรียงต่อกันตามทิศที่พึงประสงค์ และได้รับแรงกดภายนอกกับสนามมีระเบียบพยุงอย่างยาวนาน ช่องเหล่านี้จะเติบโตเป็นโถงทางเดินคลื่นนำทางความตึง ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวปรับแนวลำพุ่ง (ดูการประยุกต์ที่หมวด 3.20)

II. โถงทางเดินคลื่นนำทางความตึง

1. คำนิยามและความสัมพันธ์กับกำแพงความตึง

• โถงทางเดินคลื่นนำทางความตึง (TCW) คือบริเวณช่องทางแคบ มีระเบียบ ความต้านทานต่ำ ต่อเนื่องเป็นระเบียงตามทิศที่พึงประสงค์ ทำหน้าที่ “นำและปรับแนว”
• การแบ่งงาน: กำแพงความตึงรับบท “กีดกันและคัดกรอง”; โถงทางเดินคลื่นนำทางความตึงรับบท “นำและปรับแนว” เมื่อช่องทะลุบนกำแพงถูกยืดให้ยาว เสถียร และแบ่งชั้นด้วยแรงเรขาคณิตและแรงกดภายนอก ก็จะเติบโตเป็นโถงทางเดินคลื่นนำทางความตึง

2. กลไกการก่อรูป (แรงขับ 8 ประการ วงปิดเหตุ–ผล)

• ไหล่ทางยาวชี้ทิศ
  กระบวนการระดับจุลภาคจำนวนมากซ้อนทับตามเวลา สร้าง “ภูมิประเทศความตึง” ซึ่งมักมี “ไหล่ยาว” ที่ความต้านทานเฉลี่ยต่ำกว่าและต่อเนื่องกว่า จึงชี้นำทิศของช่องทาง
• แรงเฉือนและแกนหมุนกำหนดแนว
  แกนหมุนของหลุมดำ แกนเฉือนของการพอกพูน และแนวปกติของวงโคจรร่วม ทำหน้าที่เป็น “ไม้บรรทัด” ตามธรรมชาติ ความต่างความเร็วช่วยดึงให้โครงสร้างไร้ระเบียบตรงและเรียงแนว
• สะสมเส้นฟลักซ์จนเป็นโครงสันหลัง
  การพอกพูนพาเส้นฟลักซ์เข้าสู่เขตใกล้แกน สร้างโครงที่มีระเบียบ อิสระด้านขวางถูกบีบ พลังงานและพลาสมาถูกกักในหน้าตัดแคบ
• เสริมแรงตนเองจากความต้านทานต่ำ
  ต้านทานต่ำลงเล็กน้อย → การไหลมากขึ้นเล็กน้อย → ถูกหวีให้ตรงมากขึ้น → ต้านทานยิ่งต่ำลง → การไหลยิ่งมาก วงป้อนกลับบวกขยาย “ความได้เปรียบเล็กน้อย” ให้เป็น “ได้เปรียบเด่นชัด” จนกลายเป็นต้นแบบช่องทางที่ชนะ
• ปูทางแบบชั้นบาง (เฉือน–เชื่อมใหม่เชิงละเอียด)
  แหล่งกำเนิดปล่อยพลังงานเป็นพัลส์ชั้นบางและแรงของเฉือน–เชื่อมใหม่ แต่ละพัลส์เหมือนการไส–แต่ง ซ่อมเกลียวที่พันกัน และดันพลังงานให้รวมแนวสู่แกนกลาง
• แรงกดด้านข้างและ “ห้องรังไหม” เสริมผนัง
  เปลือกดาว ลมจากจานก๊าซ หรือก๊าซในกระจุกทำหน้าที่เป็นแรงกดภายนอก สร้างผนังคุ้มกัน ทั้งป้องกันการกระจายตัว และสร้างจุดปรับแนวซ้ำในบริเวณไม่สม่ำเสมอ (“ช่วงเอว”) ช่วยยืดอายุและเสถียรช่องทาง
• บริหารภาระบรรทุก (ไม่ทำให้ช่อง “อ้วน”)
  ภาระมวลสารสูงเกินไปทำให้ช่องทางอ้วนและช้าลง ระบบจึงโน้มเอียงสู่เส้นทางบรรทุกต่ำ–ความเร็วสูง: ช่องไหนหนักย่อมช้า และช่องช้าจะถูกคัดออก
• คัดกรองสัญญาณรบกวนและหนุนสถานะผ่านทาง
  ช่วงก่อรูปของอนุภาคไม่เสถียรแบบทั่วไป รัดระดับระเบียบให้แน่นขึ้น; ช่วงสลายตัวส่งพลังงานคืนเป็นสัญญาณรบกวนพื้นหลังความตึง สัญญาณนี้ทั้ง “เจาะ” กำแพงให้เกิดรูพรุนสำหรับการรั่วช้า และทำหน้าที่คล้าย “กระดาษทราย” ขัดคัดช่องเล็กที่ไม่มั่นคง รวมการไหลสู่โถงหลักที่นิ่งที่สุด
• สรุปวงปิด
  ไหล่ยาวเลือกทิศ → จัดแกนให้ตรง → ก่อโครง → ขยายด้วยการเสริมแรงตนเอง → ปูทางด้วยพัลส์ชั้นบาง → ผนังคุ้มกันกดพยุง → คัดกรองตามภาระบรรทุก → คัดกรองตามสัญญาณรบกวน ตราบใดที่มีพลังงานป้อนและแรงกดภายนอกพอดี วงนี้จะยังคง “เลี้ยง” และบำรุงโถงทางเดินคลื่นนำทางความตึงอย่างต่อเนื่อง

3. ระยะการเติบโต (จาก “เค้าโครง” สู่ “ช่องทางหลัก”)

• เริ่มต้น: เลือกทิศ
  เกิดลายแนวที่สอดคล้องหลายเส้นพร้อมกัน; แนวที่สอดตามแกนหมุน/แกนเฉือน/แนวเส้นใยหลักจะได้ดูดการไหลก่อน
• ร้อยลูกโซ่: เชื่อมเป็นโถง
  ลายแนวที่อยู่ใกล้กันเชื่อมจุดต่อจนเป็นแถบ สังเกตได้จากระดับโพลาไรซ์ที่สูงขึ้นและทิศทางที่หันมาสอดคล้องอย่างฉับพลัน
• ล็อกภาพ: แบ่งงานสันหลัง–ปลอกหุ้ม
  แกนกลางเกิดสันหลัง (ตรงกว่า เร็วกว่า) รอบนอกเป็นปลอกหุ้ม (คุ้มกัน เสถียร) จากนั้นอาศัยการเชื่อมต่อใหม่ที่ซ่อมตนเองและจุดปรับแนวซ้ำ เพื่อบำรุงรักษาระยะยาว
• เปลี่ยนเกียร์: ย้ายรูปทรงหรือส่งต่อพื้นที่เด่น
  เมื่อสัดส่วนป้อนพลังงาน โครงแรงกดภายนอก หรือภาระบรรทุกเปลี่ยนฉับพลัน ช่องทางจะ “เปลี่ยนเกียร์”: ปรับปากทางเล็กน้อย เหลียวทิศเล็กน้อย หรือย้ายช่วงเด่นออกไปเชื่อมต่อใหม่ ในการสังเกตสอดคล้องกับการกระโดดแบบเป็นขั้นของมุมโพลาไรซ์ และการแตกชั้นเชิงเรขาคณิตแบบหลายระดับในแสงตามหลัง

4. ภาวะไม่เสถียรและเกณฑ์วินิจฉัย (สามกรณีที่ “หลุดโซ่”)

• บิดเกลียว/ฉีกขาดรุนแรง: ระเบียบทรุด ระดับโพลาไรซ์ร่วงแรง ทิศแกว่งไร้แบบแผน ลำพุ่งฟุ้งกระจาย
• ภาระบรรทุกล่ม: ช่องทางถูก “ทำให้อ้วน” ความเร็วและความโปร่งใสถดถอย การปะทุเปลี่ยนจาก “คม” เป็น “มน”
• พลังงานป้อน/แรงกดภายนอกเปลี่ยนฉับพลัน: พลังงานป้อนเหือดหรือผนังคุ้มกันพัง ช่องทางหด สับทิศ หรือขาดช่วง
• สัญญาณภาคปฏิบัติ: หากการสังเกตเชิงเวลาความถี่ระยะยาวไม่พบการกระโดด “แบ่งขั้น” ของมุมโพลาไรซ์ ไม่พบ “ขั้นบันได” ของค่าการหมุน หรือไม่พบการจัดกลุ่มของอัตราส่วนเวลาจากรอยแตกเชิงเรขาคณิต ควรจำกัดขอบเขตการใช้สมมติฐานเรื่องช่องทาง

III. บันทึกย่อและคำชี้แนะข้ามบท

• บันทึกย่อ: กำแพงรับบท “กีดกันและคัดกรอง” ส่วนโถงรับบท “นำและปรับแนว” รูพรุนของกำแพงอธิบายการผ่านระดับจุลภาค และการแบ่งชั้นของโถงอธิบายความตรง แคบ และเร็ว
• ทิศทางต่อไป: โถงทางเดินคลื่นนำทางความตึงใช้เพื่ออธิบายเหตุที่ลำพุ่งแบบปรับแนวเกิดขึ้นและวิธีอ่านลายนิ้วมือเชิงสังเกตของมัน (ดูหมวด 3.20) โซ่ปฏิบัติการเร่ง–หลุด–แพร่กระจาย ดูหมวด 3.10 ตัวอย่างฝั่งควอนตัมและแรงโน้มถ่วงที่เกี่ยวกับกำแพง ดูหมวด 6.6 และ 4.7 ตามลำดับ