根据爱因斯坦的广义相对论，引力波是有质量的物体在时空中加速运动时所产生的时空涟漪。事实上，人在走路的时候也能产生引力波，但这种引力波的强度极其微弱，目前的仪器根本无法探测到。虽然黑洞合并、超新星爆发等超强宇宙事件能够产生强大的引力波，但由于这些事件往往距离地球十分遥远，所以当它们产生的引力波到达地球时已经变得非常微弱，探测这种引力波绝非易事。例如，人类首次探测到的双黑洞合并（位于13亿光年之外）所产生的引力波在到达地球时，其振幅仅为10^-21，这只会导致LIGO引力波探测器的长度变化10^-18米，相当于质子尺寸的千分之一。那么，LIGO是怎样探测出如此微小的变化呢？
LIGO全称激光干涉引力波天文台，也就是说这本质上是一台激光干涉仪，基本原理与迈克尔逊干涉仪相同。在一百多年前，正是迈克尔逊干涉仪的高精度实验首次证实了光速不变原理，爱因斯坦由此创立狭义相对论，进而引出广义相对论。迈克尔逊干涉仪的原理图如下：
我们可以把上图当作简化版的LIGO。从光源发出的激光经过分光器后，分成两束互相垂直的光，这两束光穿过干涉臂后会被反射镜反射回来，然后再次通过分光器到达接收器。根据光的干涉原理，在接收器上会产生干涉条纹。如果调整两条干涉臂的长度，刚好可以使两束光发生完全相消干涉，那么，接收器就不会接收到光信号。当引力波经过LIGO时，干涉臂会受到挤压和拉伸，导致两束光产生干涉现象，由此就能证明引力波的存在。
为了在地球上能够接有效地探测到引力波，干涉臂的长度需要超过750千米，而LIGO干涉臂的长度只有4千米，为此，在光到达接收器之前，它们会被反射镜来回反射400次，相当于干涉臂的长度达到了1600千米。此外，LIGO还配备了极为灵敏的减震装置，能够有效过滤掉除引力波之外的振动。通过极为精密的LIGO，人类终于在引力波预言百年之后直接探测到了引力波。
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