2.19世纪的科学： 充满空间的“以太”介质
19世纪末，科学家们相信他们已经处于完整描述宇宙的前夕。他们想象空间中充满了所谓“以太”的连续介质。
何为“以太”
“以太”一词最早出现于古希腊，是古希腊哲学家亚里士多德所设想的一种物质。在亚里士多德看来，物质元素除了水、火、土、气之外，还有一层居于天空上层的“以太”。后来人们逐渐增加其内涵，使它成为某些历史时期物理学家赖以思考的假想物质。
笛卡尔的以太旋涡说
笛卡尔认为，真空中充满了空间物质，即“以太”。它们围绕太阳形成旋涡，这种旋涡导致了太阳系的形成。这一关于太阳的旋涡说，是17世纪中最有权威的宇宙论。
最早将“以太”概念引入科学的人是英国哲学家笛卡尔，并赋予了它某种力学性质。笛卡尔认为，物体之间所有作用力都必须通过某种中间媒介物质来传递，而这种媒介物质就是“以太”。以太虽然不能为人的感官所感觉，但却能传递力的作用，如磁力和月球对潮汐的作用力。
牛顿和笛卡尔有着一样的观点。牛顿反对超距作用，并承认“以太”的存在。在他看来，“以太”不一定是单一的物质，因而能传递各种作用，如产生电、磁和引力等不同现象。牛顿也借助“以太”的稀疏和压缩来解释光反射和折射，甚至假想“以太”是造成引力作用的可能原因。因此，整个17世纪，几乎所有科学家都承认“以太”的存在，并逐渐赋予“以太”更加完整的定义。我们由此可以感知，爱因斯坦后来对“以太”提出质疑，和发现相对论，是多么伟大的科学发现。
艾萨克·牛顿
寻找“以太”
19世纪是“以太”观念真正展现威力的时候，因为科学家通过对光的研究发现，光是一种波，而生活中的波大多需要传递介质。例如，声波的传递需要借助空气，水波的传递需要借助水，等等。所以，科学家们便假想宇宙间到处都存在着一种可以称之为“以太”的物质，正是这种物质在光的传播中起到了介质作用。实际上，科学家们的这种思考，正是受到了牛顿经典力学思想的影响。
科学家们相信光线和射电信号是在“以太”中的波动，他们只要仔细测量出“以太”的弹性性质，就能构建出完整理论来描述宇宙。因此，为了进行这种测量，建立一个完美的实验环境势在必行。哈佛大学承担了这个艰巨的任务，在大学校园内建立了杰弗逊物理实验室。
杰弗逊物理实验室
杰弗逊物理实验室最初的设想是不用一根铁钉，以免干扰灵敏的磁测量。然而，策划者忘记了建筑实验室和哈佛大部分楼房所用的红褐色砖头中含有大量的铁。当然，这栋建筑至今依然在使用。
“以太”观念的偏差
到了19世纪末，有关光通过“以太”传递的观念出现了偏差，按照人们的预测，光会以恒定的速率通过“以太”。如果光是一种可以被称为“以太”的弹性物质中的波，那么你通过“以太”顺着光的方向运动，光的速度会显得更慢；而如果你逆着光的方向运动，光的速度会显得更快。
固定以太理论
然而，现实当中的一系列实验都不支持上述观念，其中最为著名的是迈克耳孙-莫雷实验。1887年，波兰裔美国籍物理学家阿尔伯特·迈克耳孙和美国物理学家爱德华·莫雷，在美国克利夫兰的凯思应用科学学校进行了一场最为仔细、精确的实验。他们对相互垂直两束光的速度进行比较，随着地球绕轴自转以及绕日公转，仪器会以变化的速率和方向通过“以太”运动。
测试结果显示，两束光之间没有周日或周年的变化。不管人们在哪个方向多快地运动，光似乎总是以相同的速率，相对于它的所在地运动。
迈克耳孙-莫雷实验
迈克耳孙-莫雷实验最初的目的是为了测量地球在“以太”风中的速度。因为当时的科学界认为“以太”是静止的，所以运动的地球理论上会引起“以太”风迎面吹来。也就是说，“以太”风必然会对光的传播产生影响。
