重力波不是穿過太空傳到耳朵裡的聲波。所謂「聽見」宇宙，是把時空伸縮造成的訊號轉成音訊；LIGO 真正量到的，是兩條互相垂直的觀測臂出現極微小的長度差。2015 年的首次訊號 GW150914，頻率在約 0.2 秒內由 35 Hz 升到 250 Hz，因此播放時會成為一聲短促、愈來愈高的 chirp。

從預測到直接偵測，隔了一百年

Albert Einstein 在 1916 年由廣義相對論預測：質量分布快速改變時，會產生以光速向外傳遞的時空漣漪。1974 年發現的雙星脈衝星，後來讓科學家從軌道逐漸縮短的幅度，間接驗證能量正以重力波形式流失；但要直接量到波本身，還得看見它讓地球附近的距離實際改變了多少。

直接探測也不是從 LIGO 才開始。Joseph Weber 在 1960 年代用約一公噸的鋁棒尋找重力波引發的共振，並在 1969、1970 年聲稱取得訊號，但後續實驗無法重現。這條路證明共振質量探測器可以把問題帶進實驗室，卻還沒有足夠的靈敏度與排除雜訊能力；長基線雷射干涉儀因此成為另一條探測方向。

這個尺度以應變表示。GW150914 的峰值應變約為 10⁻²¹；套在四公里長的觀測臂上，長度變化仍只有約 4×10⁻¹⁸ 公尺。LIGO 因此不是一般望遠鏡，而是一把要在所有東西都跟著伸縮時，仍能比較兩個方向差異的尺。

把四公里的觀測臂延長成 1,200 公里的光路

雷射進入干涉儀後，由分光器分進兩條互相垂直、各長四公里的真空管。兩束光在端點鏡面反射後重新會合；正常狀態下，它們的波峰與波谷互相抵消，光偵測器接近全暗。重力波通過時，一條臂略微拉長、另一條略微縮短，兩束光不再完全抵消，偵測器便會出現亮度變化。

四公里還不夠。影片拍攝時的解說指出，光平均在觀測臂內來回約 300 次，把總光路拉長到約 1,200 公里；輸入系統的雷射約 60 W，經光學腔累積後可達約 400 kW。路徑愈長、光子愈多，同一個微小位移留下的統計訊號就愈容易從雜訊裡分辨出來。