黑洞的奇点

首先回答你最后一个问题吧，书上把黑洞画成喇叭形状，实际上并不是说黑洞真的是喇叭形状，而是一个四维空间的示意图，表示的是黑洞坍缩的过程。喇叭的主轴代表的是时间的维度，垂直于主轴的平面代表空间维度。我们知道，空间实际上是三维的，但是在纸上是无法表现四维图景的，最初只能画出三个维度，又因为在时空图中，三个空间维在物理上的性质实际上是一样的，所以物理学家在绘图的时候通常会省略一个空间维，这样，在真实宇宙中立体的空间在图上看起来就变成了一个薄片。你看到的喇叭形黑洞图像，所描述的实际上是黑洞坍缩的过程，黑洞在三维空间中的坍缩过程，在图上表现成二维以后，看起来就成了一个大圆沿着时间轴逐渐变小，最后缩成一个点，也就形成了你说的喇叭形的图像

第二个可以肯定的回答你的问题，是奇点周围肯定要有视界包围，这可以说是目前物理学的一个共识。不过这个结论存在一个问题，就是它没有被严格地证明过。实际上，这是英国数学家和物理学家彭若斯提出的一个假设，叫做“宇宙监督假设”。意思是说，存在一种“宇宙监督”的机制，禁止“裸奇点”——也就是不被视界包围的奇点出现在宇宙中，因为这样一个点是违背基本的物理定律的。不过如果它出现在视界内部就无所谓了，因为它不会对外部的宇宙造成影响。而且可以这么说，实际上黑洞内部是不是真的存在奇点，现在我们并不知道，因为我们并不确切地知道黑洞内部真实的物理变化的机制。从数学上讲，现在我们姑且认为它存在，但现在我们对我们使用的数学工具实际上只在视界以外是有把握的

第三，你说“黑洞的奇点一直在塌缩 质量变小”，这恐怕是一个误会。首先，从理论上说，奇点是一个没有体积的点，是不会坍缩的，坍缩的是黑洞。其次，黑洞的坍缩，是体积变小，质量是不变的。你说的质量变小，是另一种机制，也就是很晚才发现的黑洞蒸发。在最初的黑洞理论中，所有人都认为黑洞只会吸入物质，不可能放出任何物质。但是上世纪70年代，英国物理学家霍金发现，在量子力学的作用下，黑洞在吸入物质的同时也会放出辐射，这样就会失去质量。但是黑洞吸入物质和发出辐射的过程是同时发生的，而且对于一般的黑洞而言，都是吸收的物质更多，放出的质量极少。但是黑洞辐射有一个很有趣的地方，就是在体积上——同时也就是在质量上——越小的黑洞，发出辐射的速度越快。所以霍金预言，宇宙中存在一些超小型的黑洞，他们放出辐射