老办法把耳朵贴在钢轨上，能提前听到远处驶来的火车，因为钢轨传声比空气快、损耗也小，几百米外就能听见。LIGO 做的是同一类事：把一个几乎无法察觉的扰动，通过一条很长的「导体」放大成可以读数、也可以存档的信号。只不过它要听的不是声音，而是时空本身的形变。
LIGO 的两条臂各长 4 km，激光在臂内往返约 280 次，等效光程超过 1000 km。2015 年 9 月 14 日它测到的应变峰值约 10⁻²¹，换算成臂长变化是 4×10⁻¹⁸ 米，不到质子半径的两百分之一。
引力波改变的是长度，不是位置
引力波是时空度规的涟漪。它经过时，两个自由落体之间的距离会周期性变长变短，相对变化量就是应变 h = ΔL/L。
这个量是无量纲的。h 约 10⁻²¹，意味着一米长的尺子会伸缩 10⁻²¹ 米，而且与它由什么材料构成无关——所有长度都按同一比例变化。
4 km 太短，所以让光在臂里来回跑
4 km 乘 10⁻²¹ 只有 4×10⁻¹⁸ 米，远小于原子核的尺度。直接去测端点位移没有希望，只能在光程上做文章。
每条臂是一个法布里-珀罗腔，光在两块镜子之间来回反射约 280 次，等效光程被拉长到上千公里。两臂的光重新汇合产生干涉，臂长差的变化就转成光强的明暗变化。
要测 10⁻¹⁸ 米，就得把别的一切按住
地面一直在动：地震、海浪、风、过往的卡车。镜子挂在多级摆上，整个光学台坐在隔震平台上，真空管道把空气折射率的扰动也排除掉。
剩下的极限来自量子噪声。光子散粒噪声与辐射压力噪声各自在不同频段设限，用压缩光可以把噪声在频段之间重新分配，这是第二代探测器升级的关键手段之一。
两个台站同时看到，才算数
汉福德与利文斯顿相距约 3000 km，本地扰动同时出现的概率极低。只有两边在毫秒级窗口内看到同一段波形，才可能是引力波。
两台还能粗定方向：信号到达的时间差给出一个环带，再靠第三台干涉仪收紧。多台联合之后，才有机会指认宿主星系，也才能做真正的多信使观测。
| 参数 | 数值 | 口径与来源 |
|---|---|---|
| 臂长 | 4 km，共两条 | Advanced LIGO |
| 激光波长 | 1064 nm | 固体激光器 |
| 腔内往返 | 约 280 次 | 法布里-珀罗腔 |
| 最佳应变灵敏度 | 约 10⁻²³ 每根号赫兹 | 设计指标 |
| 峰值应变 | 约 10⁻²¹ | 2015 年 9 月 14 日事件 |
| 对应臂长变化 | 约 4×10⁻¹⁸ m | 由 h × L 换算 |
| 台站间距 | 约 3000 km | 汉福德与利文斯顿 |
哪些是观测，哪些还是推断
常见问题
会，但幅度是 10⁻²¹ 量级。人体尺度上的变化远小于原子核，任何感官都不可能察觉，也不会有可测量的生理效应。
为了排除本地振动与仪器噪声，同时用到达时间差粗定方向。单台无法区分真实信号与本地扰动，这是最直接的判据。
可探测的体积按灵敏度的立方增长。灵敏度翻倍，同样的源能看到的距离翻倍，事件率约涨八倍。
延伸阅读
- Abbott, B. P. et al. 2016, Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger, Physical Review Letters 116, 061102
- LIGO 实验室官网（ligo.org）
- Saulson, P. R., Fundamentals of Interferometric Gravitational Wave Detectors, World Scientific