2025年9月6日晚，“前沿工程讲堂”第50讲在哲学楼101教室举行。北京大学物理学院刘富坤教授讲授“宇宙怪兽：黑洞及黑洞研究的启示”专题课程。

刘富坤教授主讲“前沿工程讲堂”

刘富坤教授以哲学性提问开篇：“我是谁？我从哪里来？我要到哪里去？”他指出，人类通过感知自身、观察环境，不断提出问题，这种自我追问与对外界的好奇心，正是科学探索的原点。从牛顿因苹果落地提出万有引力定律，到20世纪初人类确认银河系之外存在浩瀚星系，都拓展了人类对宇宙认知的边界。他借此引领同学们将目光从个体生命延展至天体物理的宇宙探索，让哲学思考与科学研究在思维上自然衔接。

随后，刘富坤教授通过回顾经典物理公式及其宇宙意义，包括万有引力定律、行星轨道速度公式以及逃逸速度，揭示了天体之间的引力和物体脱离天体引力的基本原理，为理解黑洞“光也无法逃逸”打下基础。

讲座重点聚焦于黑洞物理及相关天体。刘富坤教授指出，黑洞是广义相对论的预言产物，任何质量超过一定限度的天体都可能坍缩形成黑洞。并通过介绍史瓦西黑洞半径公式，讲解光线在黑洞强引力作用下的弯曲、旋转效应及引力透镜现象。同时，他详细讲解了黑洞的分类、太阳、中子星及类星体的演化过程，并用数据直观展示天体坍缩与极端密度条件，逐步揭示黑洞在宇宙中的多样面貌。

课程现场

在黑洞研究中，刘富坤教授特别分享了其团队率先通过捕捉双黑洞系统中恒星被黑洞潮汐撕裂和吸积产生的异常X-射线信号，验证了超大质量双黑洞理论预言。该发现不仅被《自然·物理》杂志专题报道，还被NASA评为“一周最佳图片”，不但为超大质量双黑洞的存在提供了最有力的证据，也标志着天体物理学新领域的开端。

课程最后，刘富坤教授介绍了引力波的发现与研究进展。1916年，爱因斯坦根据广义相对论预言了引力波——时空因物质存在而产生的涟漪。2016年LIGO捕捉到首个双黑洞合并引力波信号，2017年LIGO与VIRGO联合观测到双中子星并合事件及重元素形成过程。到2025年，全球公布已探测到200多对双黑洞合并事件。刘富坤教授强调，黑洞、双黑洞与引力波研究正迎来黄金时代，为我们理解宇宙规律及人类存在不断提供科学与哲学新视角。

互动交流

在讲座结束后的互动环节中，在场同学们就黑洞质量上限，宇宙本身是否可能是超大黑洞，以及超光速信息传递等方面提出问题，刘富坤教授结合理论与观测一一解答，延展了讲座主题。本次讲座不仅扩展了同学们对科学探索前沿的认知，也激发了对宇宙本源和人类存在边界的深刻思考。