Michelson-Morley-experimentet, som genomfördes 1887, har kallats ”det mest framgångsrika misslyckade experimentet inom vetenskapen.” Det har också kallats ”startpunkten för de teoretiska aspekterna av den andra vetenskapliga revolutionen.” Michelson-Morley-experimentet gav starka bevis mot idén om en lysande (ljusbärande) eter, mycket på modet bland fysiker vid den tiden.
Tänk på hur både fysiska vågor och ljudvågor färdas genom medier; en vätska eller gas som vatten eller luft. Sedan James Clerk Maxwells arbete 1861 var det känt att ljus var en elektromagnetisk våg. Fysiker började postulera att denna våg rörde sig genom ett medium, gjord av partiklar mycket mindre än de i luften, och mycket mindre tät. De kallade detta ämne for etern. Maxwell själv hjälpte till att popularisera begreppet eter, och snart blev det tagit för givet att etern existerade.
Idén om etern hade många problem, som vissa fysiker på den tiden noterade. För att fungera som ett medium för elektromagnetisk energi och samtidigt ta hänsyn till observerade data, var etern tvungen att vara flytande – för att fylla rymden, en miljon gånger styvare än stål – för att stödja de höga frekvenserna av ljusvågor, masslös och utan viskositet – annars skulle den bromsa planeterna i deras banor, genomskinliga – eller mer avlägsna stjärnor skulle ha skenbara magnituder som faller av snabbare än kvadraten på avståndet, icke-spridande, inkompressibla och kontinuerliga på mycket små skalor. Detta var mycket att begära av vilken substans som helst, och eter fungerade mer som en teoretisk krycka än något annat.
Michelson-Morley-experimentet, utfört av Albert Michelson och Edward Morley vid det som nu är Case Western Reserve University i Ohio, var början på slutet för eterteorier. Fysiker insåg att om etern existerade, skulle jorden röra sig i förhållande till den på grund av dess rotation kring sin axel, omloppsbana runt solen och omloppsbana av solen runt galaxen. Även om etern själv rörde sig, skulle den sannolikt inte röra sig perfekt i låst takt med jorden, som varierar både dess rörelseriktning och hastighet över tiden.
Den förväntade effekten var en ”etervind” som skulle orsaka små variationer i ljusets hastighet beroende på vilken väg ljuset vandrade. Eftersom hastigheten för jordens bana runt solen bara är ungefär en hundradels procent av ljusets hastighet, ansågs effekten vara liten. Olika experimentella uppställningar för att upptäcka etervinden hade satts upp i mitten av 1800-talet, men instrumenten på den tiden var helt enkelt inte tillräckligt exakta.
Michelson-Morley-experimentet utformades för att mäta små variationer i ljushastighet genom att studsa två strålar i rät vinkel med halvslipade och helt reflekterande speglar, sedan kombinera dem och observera interferensmönstret. Om det ens fanns en liten skillnad i hastigheten för de två ljusstrålarna, skulle det vara uppenbart i mönstret av konstruktiv och destruktiv interferens på detekteringselementet. För att eliminera störningar av experimentet ägde det hela rum i källaren i en stenbyggnad, och apparaten sattes på en stor marmortavla som flöt i en kvicksilverpool. Detta gjorde att Michelson-Morley-experimentet kunde roteras, och variationer i eterhastighet beroende på riktning skulle orsaka en mätbar effekt.
Till slut visade sig ”etereffekten” vara så låg att den nästan inte kunde upptäckas – mer än 10 gånger mindre än den förväntade effekten. Det var en så liten effekt att den, med hänsyn till felmarginalen, kunde ha varit noll.
Efterföljande, successivt mer exakta experiment bekräftade vad ingen ville höra: etern var imaginär. Ljus fortplantade sig på något sätt som en våg genom vakuum, och det var allt. Michelson-Morley-experimentet var bara det första som upptäckte detta. Dessa fynd satte scenen för 20-talets teoretiska fysik, inklusive allmän relativitetsteori och kvantteori.
För sitt arbete inom fysik belönades Albert Michelson med Nobelpriset 1907.