4.5 เขตเปลี่ยนผ่าน: “ชั้นลูกสูบ” ระหว่างเขตวิกฤตชั้นนอกและเขตวิกฤตชั้นใน

หน้าแรก ／ บทที่ 4: หลุมดำ

เขตเปลี่ยนผ่านตั้งอยู่ระหว่างเขตวิกฤตชั้นนอกและเขตวิกฤตชั้นใน เป็นชั้นทำงานที่รับแรงกด เก็บแรงกดชั่วคราว และปลดปล่อยตามจังหวะ ภายในชั้นนี้ทำหน้าที่รองรับแรง “เดือดพล่าน” ใกล้แกนกลาง ภายนอกเป็นจุดแรกที่สิ่งรบกวนจากภายนอกถูกดูดซับ สลาย และจัดระเบียบใหม่เมื่อเข้าใกล้บริเวณใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์ ดังนั้นชั้นนี้จึงมีอิทธิพลอย่างมากต่อ “อารมณ์” ของหลุมดำ ว่าจะโน้มไปทางดุดันหรือสงบนิ่ง

I. การจัดวาง: ชั้นกลางที่รับแรง–กักแรง–ระบายแรง

• รับแรง: แรงเฉือนและการเชื่อมต่อใหม่ของเส้นสนามภายใน “ทะเลเส้นใย” หนาแน่นด้านในจะผลักพัลส์ของความเค้นมายังชั้นนี้ ขณะเดียวกัน คลื่นรบกวนจากแสงและอนุภาคที่มาจากภายนอกก็ถูกหยุดรับไว้ที่นี่
• กักแรง: ความยืดหยุ่นและความหนืดในระดับจำกัดทำให้ชั้นนี้แปลงส่วนหนึ่งของอินพุตฉับพลันให้กลายเป็นการยกสูงของความโค้งเฉพาะที่และการปรับรูปทรงเชิงจุล เพื่อกักเก็บไว้ช่วงสั้น ๆ
• ระบายแรง: เมื่อสะสมถึงเกณฑ์ หรือเมื่อการจัดวางเชิงเรขาคณิตเอื้ออำนวย ชั้นจะระบายแรงที่กักไว้เป็นชุด ๆ กลับไปยังเขตวิกฤตชั้นนอกและพื้นที่ด้านใน เสมือนจังหวะหายใจหนึ่งครั้ง

II. สามหน้าที่หลัก

• กักและปลดปล่อย: แปรวาบฉับพลันให้เป็นจังหวะ
  เขตเปลี่ยนผ่านแปลงอินพุตคมแรงจากทั้งด้านในและภายนอกให้กลายเป็นเอาต์พุตย่อยเป็นกลุ่ม เริ่มจากเก็บพลังงานและความเค้นไว้เป็นการยกความโค้งเฉพาะที่และการปรับรูปทรงเชิงจุล แล้วค่อย ๆ ปลดปล่อยในช่วงเวลาที่ยาวกว่า วิธีนี้หลีกเลี่ยง “ความไม่เสถียรพร้อมกันทั่วทั้งชั้นใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์” และทำให้การผ่อนตัวของเขตวิกฤตชั้นนอกอ่อนโยนและควบคุมได้มากขึ้น ชั้นที่หนาจะกักได้มากและปล่อยลื่นไหล ชั้นที่บางจะกักได้น้อยและปล่อยคมชัด
• จัดแนวและยืดตัว: เรียงก้อนระลอกเล็กให้ตรงแถว
  ภายในชั้นมีแรงเฉือนเด่นชัด แรงเฉือนจะดึงระลอกจิ๋วที่กระจัดกระจายให้เหยียดตรงตามทิศที่ชั้นโปรดปราน ค่อย ๆ ก่อรูปเป็นแถบที่ยาวขึ้นและแคบลง เมื่อแถบที่จัดแนวแล้ววางขนานกัน สิ่งหน่วงเฉพาะที่จะถูกดึงให้ต่อเนื่องเป็นพวง เกิดส่วนที่มีความต้านทานเชิงสมมูลต่ำลงตามทิศนั้น จึงไหลลื่นขึ้น ยิ่งจัดแนวได้ยาว ระเบียบก็ยิ่งสูง หากจัดแนวได้สั้น ภาพรวมจะกระจัดกระจาย
• ชี้นำ: ก่อทางเดินลดวิกฤตในลักษณะแถบ
  เมื่อระดับการจัดแนวและการยืดตัวถึงเกณฑ์ จะเกิดทางเดินลดวิกฤตแบบเป็นแถบหนึ่งหรือหลายเส้นภายในชั้น ความหมายจำกัดอยู่ที่เชิงเรขาคณิตและระดับความโค้งเท่านั้น กล่าวคือ บนแถบเหล่านี้ “ทางผ่าน” ง่ายขึ้น ทำให้การผ่อนตัวขนาดใหญ่ของเขตวิกฤตชั้นนอกรอบถัดไปมีแนวโน้มเกิดขึ้น

III. ลักษณะเชิงเวลา: สลับระหว่างพัลส์และการปลดปล่อยอย่างช้า

• พัลส์ที่ไหลเข้า
  พัลส์ความเค้นจากด้านในและคลื่นเป็นกระจุกที่มาจากภายนอกมักมาถึงเป็นชุด ๆ โดยมีขนาดและช่วงห่างไม่สม่ำเสมอ
• การปล่อยอย่างช้า
  เขตเปลี่ยนผ่านเขียนใหม่พฤติกรรมเป็นระลอกความโค้งที่เรียบกว่า และปลดปล่อยตาม “เวลาฟื้นตัว” และ “เวลาแห่งความทรงจำ” อันเป็นคุณสมบัติเฉพาะของชั้น
• อิทธิพลของความทรงจำ
  ภายในช่วงเวลาแห่งความทรงจำ อินพุตที่ “เข้ากันเป็นเฟส” จะเสริมกันและขยายขนาด ส่วนที่ “ตีกันคนละเฟส” จะหักล้างบางส่วน ความทรงจำที่ยาวเอื้อต่อรูปแบบอ่อน–แรงที่มีจังหวะ ส่วนความทรงจำที่สั้นนำไปสู่การตอบสนองที่ฉับไว คม และเป็นจังหวะเดี่ยว

IV. ความสัมพันธ์ระหว่างเขตเปลี่ยนผ่านกับ “อารมณ์”

• ความหนาและความยอมตาม
  ชั้นที่หนาและยืดหยุ่นจะเกลี่ยอินพุตแรงให้ราบ การทำงานโดยรวมจึงนิ่งกว่า ชั้นที่บางและแข็งจะถ่ายทอดพัลส์ไปยังเขตวิกฤตชั้นนอกโดยตรง ทำให้การตอบสนองฉับพลันกว่า
• ระยะยาวของการจัดแนว
  เมื่อแถบยืดตัวได้ง่าย แนวโน้มทางเรขาคณิตแบบเป็นช่วงยาวจะเด่นขึ้น หากยืดตัวยาก แนวโน้มจะจำกัดอยู่ในระดับเฉพาะที่และเปราะบาง
• เวลาแห่งความทรงจำ
  ความทรงจำที่ยาวก่อให้เกิดจังหวะต่อเนื่องและการตอบสนองแบบเป็นกลุ่ม ความทรงจำที่สั้นให้ภาพตอบสนองที่ขาดช่วง รวดเร็ว และเดี่ยว
  ปริมาณเหล่านี้ไม่เป็นอิสระต่อกัน แต่ร่วมกันกำหนดทั้งความถี่และขนาดของการผ่อนตัวของเขตวิกฤตชั้นนอกในเหตุการณ์ถัดไป และสุดท้ายกำหนดบุคลิกโดยรวมของแหล่งกำเนิด

V. บทสรุปของสิ่งรบกวนภายนอกเมื่อเข้าสู่เขตเปลี่ยนผ่าน

แสงและอนุภาคจากภายนอกแทบไม่ทะลุผ่านบริเวณใกล้แกนกลางโดยตรง โดยมากจะถูกดูดซับ กระเจิง หรือประมวลผลใหม่ภายในเขตเปลี่ยนผ่าน พลังงานและโมเมนตัมส่วนหนึ่งของมันถูกแปลงเป็นการยกความโค้งเฉพาะที่และการปรับรูปทรงเชิงจุล จึงสร้างเงื่อนไขให้การผ่อนตัวในภายหลัง เกิดการ “เขียนทิศทาง” สองแบบคือ:

• ยกเพดานบนของความสามารถในการแพร่กระจายเฉพาะที่ขึ้นเล็กน้อย
• ลดเกณฑ์ขั้นต่ำของทางออกสู่ภายนอกลงเล็กน้อย
  เพียงมีข้อใดข้อหนึ่งเกิดขึ้น ระยะห่างระหว่าง “สิ่งที่ต้องการ” กับ “สิ่งที่อนุญาต” ก็จะแคบลง ส่วนการแคบลงนั้นจะจุดชนวนการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างหรือสลับรูปแบบการไหลหรือไม่นั้น เกินขอบเขตของส่วนนี้

VI. สรุป

เขตเปลี่ยนผ่านทำหน้าที่เป็น “มิกเซอร์ควบคุมเสียง” ของบริเวณใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์ มันแปลงแรงกระแทกจากทั้งด้านในและภายนอกให้เป็นความผันผวนของความโค้งที่มีลำดับและมีจังหวะ อาศัยแรงเฉือนช่วยจัดระลอกเล็กให้เป็นแถบ และตามทิศที่เอื้ออำนวยยังสามารถก่อทางเดินลดวิกฤตแบบเป็นแถบได้ ความสามารถทั้งสามนี้ร่วมกันตัดสินว่าเขตวิกฤตชั้นนอกจะผ่อนตัวบ่อยเพียงใดหรือคงตัวเพียงใด และกำหนดความประทับใจแรกของหลุมดำว่า “เร่งเร้า” หรือ “สุขุม”