(из книги Парадокс. Девять великих загадок физики. Профессор Джим Аль-Халили)
К концу XIX века стало понято, что свет ведет себя как волна – так же, как и звук, только распространяется намного быстрее. Чтобы последующее обсуждение имело для вас какой-то смысл, вам нужно получит представление о двух важнейших свойствах света. Во-первых, волны должны распространяться в какой-то среде, в каком-то веществе, которое будет вибрировать. Рассмотрим, как движется звук: когда вы говорите с кем-то, находящимся рядом с вами, звуковые волны проходят от вашего рта до уха слушателя по воздуху. 
Молекулы воздуха вибрируют и распространяют звуковую энергию. Точно так же волнам на поверхности моря требуется вода, а чтобы по веревке прошла волна натяжения, когда кто-то делает рывок с одного ее конца, нужна сама веревка. Разумеется, без среды распространения волны не будет и самой волны. Поэтому понятно, почему физики XIX века были уверены: свету (о котором уже было известно, что это электромагнитная волна) нужна какая-то среда распространения. А поскольку никому еще не удавалось найти эту среду, пришлось попробовать разработать эксперимент, направленный на ее обнаружение. Эту гипотетическую среду называли светоносным эфиром, и немало усилий было потрачено на доказательство её существования. Разумеется, она должна была обладать определенными свойствами, например, заполнять всю Галактику, чтобы свет далеких звезд смог дойти до нас сквозь космический вакуум.
В 1887 году в колледже штата Огайо два американских физика – Альберт Майкинсон и Эдвард Морли – провели один из самых знаменитых экспериментов в истории науки. Они разработали метод очень точного измерения времени, которое требуется лучу света, чтобы преодолеть определенное расстояние. Но прежде, чем я расскажу, что же они обнаружили, вот еще одно свойство волн, о котором следует упомянуть: скорость движения волны не зависит от скорости движения ее источника.
Вспомним шум приближающегося автомобиля. Звуковые волны достигают нас раньше, чем сам автомобиль, поскольку они движутся быстрее, однако их скорость зависит от того, с какой скоростью колеблются молекулы воздуха, который их переносит. Они ничуть не увеличиваются за счет «толчка» со стороны движущегося автомобиля. Вместо этого происходит следующее: по мере того, как машина приближается к вам, волны между вами «сплющиваются» — их длина уменьшается, а чистота увеличивается. 
Это явление называется эффектом Допплера, и мы сталкиваемся с ним, когда слышим изменение высоты звука сирены приближающейся, а затем удаляющейся от нас кареты скорой помощи или громких моторов гоночных автомобилей, проезжающих по трассе. Итак, частота звуковой волны зависит от скорости источника, и от того, приближается он к нам или удаляется, а скорость распространения самой волны и время, которое ей потребуется, чтобы достичь нас, остаются неизменными.
Однако очень важно заметить, что с точки зрения водителя автомобиля ситуация выглядит совершенно по-другому. Звук мотора будет разноситься воздухом от автомобиля с одной и той же скоростью во всех направлениях. Следовательно, в направлении движения автомобиля звуковые волны буду двигаться медленнее, чем под прямым углом от него. Причина в том, что скорость, с которой звуковые волны движутся впереди автомобиля, равны разности скорости звуковой волны в воздухе и скорости автомобиля.
Майкельсон и Морли применили это принцип к волнам света. Они разработали хитроумный эксперимент, в ходе которого, они были уверены, впервые удастся обнаружить светоносный эфир (и подтвердить его существование). Они начали с того, что предположили, будто Земля движется сквозь эфир, вращаясь вокруг Солнца на скорости порядка 100 000 км/ч. В ходе эксперимента они определили с огромной точностью время, которое потребовалось двум лучам света, чтобы пройти два различных участка пути одинаковой длинны: один в направлении движения Земли вокруг Солнца, а другой – под прямым углом к нему. Сидя в своей лаборатории на Земле и измеряя скорость света, они были похожи на водителя автомобиля, который обнаруживает, что звуковые волны, покидающие машину, имеют разную скорость в зависимости от того, измеряет он ее впереди автомобиля или сбоку.
Если эфир существует, рассуждали Майкельсон и Морли, то Земля должна двигаться в нем свободно, следовательно, свету, идущему в разных направлениях, понадобится разное количество времени, чтобы преодолеть одно и то же расстояние, поскольку он будет двигаться на разных скоростях относительно движения Земли в двух различных направлениях. Хотя скорость света равна 300 000 км/с что в 10 000 раз быстрее скорости вращения Земли вокруг Солнца, их измерительный прибор, называемый интерферометром, был настолько точен, что с его помощью было возможно обнаружить малейшее различие во времени, за которое два луча света преодолевают дистанцию, по тому как они интерферируют друг с другом, объединившись в конце пути.
Никакого различия обнаружено не было. Эксперимент закончился тем, что в науке называется нулевым результатом (с тех пор он подтверждался неоднократно в ходе куда более точных экспериментов с использованием лазерных лучей). Физики со всего мира не могли понять такой исход, на самом деле они считали, что Майкельсон и Морли допустили ошибку. Как могли оба эти луча двигаться с одной и той же скоростью? Что случилось с принципом «любое движение относительно»?
Я не знаю, все это немного сбивает с толку, так что позвольте мне изложить суть как можно четче. Помните пример с пассажиром, идущим по вагону поезда? Результат эксперимента Майкельсона – Морли был равносилен тому, как если бы и для вас, и для человека на перроне скорость пассажира, идущего по вагону, была бы одинаковой! Звучит нелепо, не правда ли? Разумеется, как я уже объяснил ранее, относительно вас пассажир перемещается со скоростью пешехода, в то время как для наблюдателя с платформы он проносится мимо со скоростью движущегося поезда плюс еще чуть-чуть.
Всего за восемь лет до волнующего открытия Майкельсона и Морли в немецком городе Ульм родился Альберт Эйнштейн. В том же 1879 году Альберт Майкельсон, работавший в Военно-морской обсерватории США в Вашингтоне, измерил скорость света примерно с точностью до одной десятитысячной. Он был не первым, что это сделал, и не последним, но это помогло, когда они с Морли провели свой знаменитый эксперимент. Что касается молодого Эйнштейна (хотя он, разумеется, абсолютно ничего не знал о поразительном результате, который Майкельсон и Морли представили миру), он сам вскоре начал размышлять о необычных свойствах света, разрабатывая мысленные эксперименты. 
Он задал себе вопрос: если бы ему пришлось лететь на скорости света, держа в руках перед собой зеркало, смог бы он видеть собственное отражение? Как отраженный от его лица свет успеет достичь зеркала, если само зеркало все время удаляется от него на скорости света? Через несколько лет размышлений, в 1905 году, еще не достигнув возраста 30 лет, он опубликовал свою специальную теорию относительности. Внезапно, результат полученный Майкельсоном и Морли, стал полностью объясним.
До того, как Эйнштейн опубликовал свою работу, физики либо отказывались верить результатам эксперимента Майкельсона и Морли, либо старались как-то приспособить законы физики под них, но безуспешно. Они пытались апеллировать к тому, что свет ведет себя как поток частиц (это тоже объяснило бы полученный результат), но эксперимент был разработан специально для определения волновой природы света, он опирался на то, как волны двух лучей света накладываются друг на друга, благодаря чему было измерено тонное время прибытия этих волн. В любом случае если свет состоит из частиц, то это так же означает конец гипотезы эфира, поскольку частицам не нужна среда распространения, чтобы перемещаться.
Продолжение здесь.