在二十世紀的黎明，「以太」一詞在物理學家中間如同一種信仰，所有理論、研究、發現都圍繞它展開。即便是牛頓、馬克士威這樣的巨擘，他們所從事的工作幾乎都以「以太」為基石。這個物理史上的謎團，差點讓經典力學和電磁理論崩塌，使得無數科學家心血結晶的物理學殿堂淪為廢墟。
「以太」一詞，最初是哲學的產物，源於古希臘時代。在古希臘文化中，它被用來泛指晴空或是高層大氣。對亞里斯多德來說，物質的基本元素除了水、火、氣、土之外，還有一個存在於天際之上的「以太」。在科學史的早期，它帶有神秘的色彩。隨著時間的推移，科學家們逐漸豐富了它的內涵，將其塑造為一種假設的物質，成為物理學家思考的基石。
到了笛卡爾的手中，「以太」正式進入了物理學的殿堂。笛卡爾作為一位對物理學和數學發展具有重要影響的哲學家，他將「以太」引入科學領域，並賦予其力學性質。他認為，所有物體間的作用力必須透過某種媒介物質傳遞，不存在超距作用。因此，空間不能是空洞的，它應被「以太」這樣的媒介物質充滿。雖然「以太」無法被我們的感官所感知，但它可以傳遞力的作用，比如月球對潮汐的作用力或磁力。
在牛頓之前，人們對於物體間的作用有著截然不同的假設：一種認為除了通常的接觸作用（比如拉壓、沖擊）外，還存在超距作用；另一種則認為物體間的所有作用力都是近距離的，兩個遠離物體之間的作用力必須透過某種媒介物質傳遞，不存在超距作用。這種中間媒介物質被稱作「以太」。我們現在了解到，宇宙間有四種基本作用力：強力、弱力、重力和電磁力。
笛卡爾對於牛頓的影響深遠，牛頓的流數術（微積分）也受到了笛卡爾【幾何學】的啟發。當時他對笛卡爾的求切線「圓法」感興趣，試圖尋找更好的方法。最終，牛頓首創了小o記號，表示x的無限小增量。牛頓將流數理解為增量消逝時獲得的最終比。
盡管牛頓是光的微粒說的先驅，但關於光的本質，物理學家之間存在激烈爭議。牛頓的競爭對手虎克和法國科學界領袖惠更斯提出了波動說，他們認為光是在名為發光以太的介質中以波的形式傳播。而惠更斯將以太視作充滿宇宙空間，包括真空，並能滲透到普通物質中的媒介。在惠更斯看來，以太不僅承載光波，還可以解釋重力現象。
牛頓的微粒說認為，物體由大量堅硬的粒子組成，盡管如此，牛頓還是為「以太」在物理殿堂中找到了位置。牛頓也認為以太可以傳播振動，但他認為以太不一定是單一的物質，能傳遞各種作用，如產生電、磁力和重力等。
重力，甚至電、磁力，都是在以太中傳播的。受到經典力學的啟發，物理學家設想宇宙充滿了一種被稱為以太的物質，他們認為以太是電磁波和光的媒介。在經典物理學理論中，以太被看作絕對慣性系，在其他參照系中測量到的光速是相對於以太參照系的速度的向量疊加。
以太作為絕對運動的代表，構成了經典物理學和經典時空觀的基礎。而這根支撐著經典物理學大廈的梁柱。我們知道，經典物理學有三大理論：經典力學、經典電磁場理論和經典統計力學。
除了經典統計力學，其余兩大理論都與以太有關。馬克士威建立的電磁場理論，將電學、磁學、光學統一起來，成為19世紀物理學發展的最光輝的成就之一，被認為是科學史上最偉大的綜合之一。可以說，沒有電磁學，就沒有現代電工學，也就不可能有現代文明。
馬克士威為了將電磁場理論推廣到空間，他假設空間中存在一種稱為「以太」的動力學物質。它具有一定密度，能傳遞能量和動量：以太的動能體現磁的性質，勢能體現電的性質，其動量是電磁最基本的量，表示電磁場的運動性質和傳力的特征。1865年，他提出了包含20個變量的20個方程式式，即著名的馬克士威方程式組。
後來，對馬克士威方程式組進行簡化和完善的是奧利弗·赫維賽德和約西亞·吉布士，他們用向量分析的形式重新表述，才有了我們現在所看到的馬克士威方程式組。
簡單來說，馬克士威電磁理論將傳播光和電磁波的介質描述為一種無重量、可絕對滲透的「以太」。以太既具有電磁的性質，又是電磁作用的傳遞者，它還擁有力學性質，被視為絕對靜止的參考系，所有運動都相對於它進行。如此，電磁理論與牛頓力學相協調一致，「以太」作為光、電、磁的共同載體的概念被廣泛接受。
因此，「以太」這一假想的物質觀念幾乎充斥了整個物理殿堂，在當時，許多科學家認為這座由經典力學、經典電磁場理論和經典統計力學構建的物理大廈已然完美。著名的物理學家克希荷夫就曾宣稱：「物理學已經無事可做，今後不過是在已知規律的小數點後面增加幾個數位而已。」
普朗克的老師約裏曾勸他不要研究純理論，因為物理學「是一門高度發展、幾乎是臻善臻美的科學」。然而普朗克最終打破了老師的預言，創立了量子力學，為現代物理學打造了一座新的殿堂，成為現代物理學的兩大支柱之一。
如果以太學說被推翻，物理學家關於光電、磁的所有認知將被顛覆，不只是經典力學、電磁場理論將走向滅亡，整個物理大廈也將搖搖欲墜。
此時，尷尬的一幕出現了。著名物理學家麥可遜試圖證明以太的存在，進行了著名的邁克生-莫立實驗。這個實驗旨在探索光以太相對於地球的漂移速度，從而證明以太的存在。因為在經典力學中，以太代表著一個絕對靜止的參考系，而地球穿過以太在空間中運動，就如同一艘船在高速行駛，迎面會吹來強烈的「以太風」。如果能測量到以太與地球的相對速度，即以太的漂移速度，那麽以太的存在就得以證實。
麥可遜在1881年進行了第一次實驗，試圖測出這個相對速度，但結果並不盡如人意。於是，他與另一位物理學家莫立合作，在1886年安排了第二次實驗。這次實驗被認為是當時物理史上進行的最精密的實驗之一。他們使用了最新的幹涉儀，並采用了一塊大石板，將其放在一個水銀槽上，以降低幹擾。
然而，實驗結果讓他們大失所望：兩束光線沒有表現出任何的時間差。以太似乎對穿過其中的光線毫無影響。無法測量到地球相對於以太參照系的運動速度。地球相對於以太不運動。後續的實驗也得到了同樣的結果。麥可遜和莫立不甘心，一連觀察了四天，結果都是如此。麥可遜和莫立甚至考慮過連續觀測一年，以確定地球繞太陽執行對以太風造成的差別。但因為這個否定的結果如此清晰且毋庸置疑，計劃最終被取消。
麥可遜-莫立實驗成為物理史上最著名的「失敗的實驗」。它在物理界引起了巨大的轟動。因為以太作為絕對運動的代表，不僅是經典物理學和經典時空觀的基礎，還是電磁理論的核心。而這根支撐著經典物理學大廈的梁柱被一個實驗的結果無情地否定，這意味著整個物理世界可能會分崩離析。
麥可遜至死都拒絕相信實驗的結果，他仍然固守著「可愛的以太」的信念。而許多物理學家則開始著手補救，花費數百年時間辛苦搭建的物理大廈，怎能輕易讓它化為泡影？其中，最著名的是勞侖茲的勞侖茲變換。
勞侖茲為了在承認光速與參照系無關的條件下，拯救以太假設，放棄了空間間隔和時間間隔與參照系無關的絕對觀念。他認為，以太參照系是基本參照系，在這個參照系中，時間是均勻流逝的，空間是均勻的、各向同性的。所有實際參照系都相對於這個基本參照系運動。
根據勞侖茲的設想，觀察者相對於以太以一定速度運動時，長度在運動方向上發生收縮，抵消了不同方向上由於光速差異造成的影響，這樣就解釋了邁克生-莫立實驗的零結果。
勞侖茲變換在一定程度上拯救了經典物理學這座大廈，然而卻只是治標不治本，隨著實驗器材的精度不斷提高，麥可遜-莫立實驗被眾多物理學家接受，他們開始逐漸懷疑以太的存在，這讓經典物理學大廈隨時都有可能倒塌。
是時候該愛因史坦登場了！
既然一切均源自以太，那幹脆拋棄以太。愛因史坦的靈光一閃，基於光速恒定的觀測，遂摒棄了靜止的以太概念。他在新的基石上——光速不變和相對性原則，建立起狹義相對論的大廈。愛因史坦註重現實的變遷，著手改革基本認知，如運動、時間、空間的定義。他重塑了勞侖茲變換，賦予其全新的物理內涵，以此解讀麥可遜-莫立的實驗和光速恒定之謎。
在愛因史坦的理論中，勞侖茲變換代表了純粹數學上的空間收縮，不再是實體粒子間距的縮短，變得空無一物。相對論的世界裏，時空交織，不復孤立，慣性系間的轉換與勞侖茲變換在數學上和諧統一。
（簡言之，愛因史坦為經典力學與電磁場論劃分了適用的邊界，一旦跨越這些界限，舊有的規律便不再足堪大用。）
狹義相對論以鮮明的論調消滅了以太的陰霾，論證了無論在何處的光速都保持統一，由此推倒了以太（絕對靜止參考系）的假設。物理學界中，束縛了近三百年的以太概念灰飛煙滅。經典力學（適用於宏觀低速弱重力場景）與電磁理論各自在所長之處施展才華，相對論則昂首挺立，成為現代物理學的基石之一。
