4.8 Kesan skala: lohong hitam kecil “pantas”, lohong hitam besar “mantap”

Laman Utama ／ Bab 4: Lohong hitam

Semakin kecil lohong hitam, semakin cepat dan tajam tindak balas berhampiran sempadan yang tampak; semakin besar lohong hitam, semakin perlahan dan licin gerak balasnya. Ini bukan kebetulan luaran, tetapi hasil gabungan perubahan pada skala masa, kebolehgerakan, ketebalan, dan pembahagian aliran antara lapisan genting luar (zon di ambang yang mudah mengalah apabila dirangsang), zon peralihan (lapisan “omboh” yang memikul–menyimpan–melepaskan tegasan), serta teras dalam apabila skala jisim berubah.

I. Skala masa tindak balas: kecil lebih singkat, besar lebih panjang

1. Asal-usul masa: Semua tindak balas dekat sempadan bergantung pada “lautan tenaga” yang menyampai-gilir melalui lapisan permukaan dan zon peralihan. Kelajuan gilir maksimum ditetapkan oleh ketegangan setempat, manakala jarak lazim untuk ditempuh meningkat dengan saiz lohong hitam. Sistem kecil mempunyai jarak pendek—pusingan gilir pantas; sistem besar berjarak panjang—pusingan gilir perlahan.
2. Akibat yang mudah dilihat:

• Lohong hitam kecil: kenaikan dan surut pada skala minit–jam kerap berlaku; “anak tangga” pada sampul gema rapat antara satu sama lain.
• Lohong hitam besar: perubahan pada skala jam–bulan malah tahun lebih lazim; puncak gema berjauhan dan sampulnya lebih licin.

II. Kebolehgerakan lapisan permukaan: kecil “ringan”, besar “berat”

1. Maksud:
   Kebolehgerakan menerangkan setakat mana lapisan genting luar mengalah di bawah rangsangan yang sama.
2. Mengapa berbeza:
   Pada skala kecil, tampalan kecil pada jalur genting mempunyai “peruntukan ketegangan” yang rendah; pengangkatan setempat atau penyusunan semula geometri mudah menyebabkan garis halaju “diperlukan” bersilang sementara dengan yang “dibenarkan”, maka lapisan lebih mudah bergerak. Pada skala besar, rangsangan yang sama tersebar pada kawasan lebih luas dan latar lebih dalam, menjadikan lapisan genting luar enggan berganjak.
3. Manifestasi:

• Lohong hitam kecil: liang seketika mudah menyala; penembusan sepanjang paksi lebih mudah bersambung; jalur genting ibarat “gendang kulit nipis”.
• Lohong hitam besar: jalur genting stabil secara menyeluruh, perlu terkumpul tenaga serta bias geometri yang nyata barulah mengalah—ibarat “gendang kulit tebal”.

III. Ketebalan zon peralihan: kecil nipis dan peka, besar tebal dan meredam

1. Sudut pandang sains bahan:
   Zon peralihan bertindak sebagai lapisan omboh yang memikul, menyimpan dan melepaskan tegasan. Sistem besar, kerana skala geometri dan rizab ketegangan lebih tinggi, cenderung membentuk penampan yang lebih tebal; sistem kecil mengekalkan penampan yang lebih nipis.
2. Perbezaan fungsi:

• Lapisan nipis (lohong hitam kecil): kapasiti simpanan rendah; apabila dirangsang ia segera menyalur keluar, menampakkan denyutan tajam dan berkelompok.
• Lapisan tebal (lohong hitam besar): “mengisar” input menjadi halus sebelum dilepaskan perlahan, menampakkan kenaikan licin yang berpanjangan serta sinar baki.

IV. Pembahagian aliran keluar: laluan rintangan terendah menerima bahagian terbesar

Fluks yang terlepas membahagi antara tiga laluan—liang seketika, penembusan sepanjang paksi, dan penyahgentingan berbentuk jalur di pinggir—mengikut prinsip rintangan paling rendah. Perubahan skala menyusun semula rintangan relatif ketiga-tiganya secara sistematik:

1. Lohong hitam kecil:

• Ambang penembusan rendah: bias paksi mudah merangkaikan liang menjadi garis, menghasilkan jet yang keras dan lurus.
• Ketumpatan liang tinggi: lapisan permukaan mudah “ditulis semula”; gugusan liang lazim; tapak kebocoran lembut kadang-kadang muncul dan lenyap.
• Jalur pinggir lebih lemah: walaupun jalur wujud, sukar diatur sebaris jangka panjang dan dikekalkan; bahagian aliran sudut lebar serta pemprosesan semula adalah lebih kecil.

2. Lohong hitam besar:

• Jalur pinggir menguasai: panjang jajaran oleh ricih lebih besar, penyahgentingan berbentuk jalur lebih stabil, menguatkan aliran sudut lebar dan pemprosesan semula.
• Penembusan lebih cerewet: untuk membentuk saluran paksi yang tahan lama, lazimnya perlu bekalan berterusan dan orientasi yang stabil.
• Liang jarang tetapi besar: liang tunggal boleh berumur panjang tetapi jarang muncul, cenderung dipacu peristiwa.

V. Semakan pantas sehalaman: bayang pemerhatian “pantas” (kecil) dan “mantap” (besar)

1. Lohong hitam kecil sering mempamerkan:

• Kelipan pantas pada skala minit–jam;
• Puncak spektrum keras yang lebih kerap;
• Buku simpul jet berantai bergerak ke luar;
• “Anak tangga umum” dalam tingkap masa sama yang jelas dan curam;
• Polarisasi lebih tinggi dekat teras dan tersusun semula dengan pantas mengikut peristiwa.

2. Lohong hitam besar sering mempamerkan:

• Ayunan perlahan pada skala hari–bulan;
• Komponen pemprosesan semula dan pantulan yang tebal;
• Pencahayaan berjalur di pinggir yang berkekalan;
• Penyerapan beranjak-biru dan cap jari angin cakera yang stabil;
• Polarisasi didominasi putaran licin; pembalikan jalur searas lokasi sektor cerah tetapi berirama lebih perlahan.

Perbezaan ini tidak saling menafikan. Ketiga-tiga laluan lazimnya wujud bersama, cuma penguasaan condong kepada laluan berbeza mengikut skala.

VI. Ringkasnya

Apabila skala jisim berubah, “sains bahan” di persekitaran hampir sempadan turut berubah. Lohong hitam kecil mempunyai laluan pendek, lapisan ringan dan zon peralihan nipis, maka tindak balasnya pantas, tajam dan mudah menembus sepanjang paksi. Lohong hitam besar mempunyai laluan panjang, lapisan berat dan zon peralihan tebal, maka geraknya mantap, licin dan cenderung mengalir di tepi. Dengan gambaran ini, perbezaan antara sumber—mengapa satu lebih cenderung kepada jet manakala satu lagi kepada angin cakera—mendapat penjelasan berteraskan struktur.