Desfășurat în 1887, experimentul Michelson-Morley a fost numit „cel mai de succes experiment eșuat din știință”. De asemenea, a fost numit „punctul de lansare pentru aspectele teoretice ale celei de-a doua revoluții științifice”. Experimentul Michelson-Morley a furnizat dovezi puternice împotriva ideii unui eter luminifer (purtător de lumină), foarte în vogă printre fizicienii din acea vreme.
Luați în considerare modul în care atât undele fizice, cât și cele audio călătoresc prin medii; un lichid sau gaz, cum ar fi apa sau aerul. De la lucrările lui James Clerk Maxwell din 1861, se știa că lumina era o undă electromagnetică. Fizicienii au început să postuleze că acest val s-a deplasat printr-un mediu, format din particule mult mai mici decât cele din aer și mult mai puțin dens. Ei au numit această substanță eter. Maxwell însuși a ajutat la popularizarea noțiunii de eter și în curând a devenit de la sine înțeles că eterul există.
Ideea eterului a avut numeroase probleme, după cum au observat unii fizicieni ai vremii. Pentru a servi drept mediu pentru energia electromagnetică în timp ce ține cont de datele observate, eterul trebuia să fie fluid – pentru a umple spațiul, de un milion de ori mai rigid decât oțelul – pentru a susține frecvențele înalte ale undelor luminoase, fără masă și fără vâscozitate – altfel ar fi încetinesc planetele pe orbitele lor, stelele transparente – sau mai îndepărtate ar avea magnitudini aparente scăzând mai repede decât pătratul distanței, nedispersive, incompresibile și continue la scară foarte mică. Era mult de cerut oricărei substanțe, iar eterul a avut un rol mai mult de cârjă teoretică decât orice altceva.
Experimentul Michelson-Morley, condus de Albert Michelson și Edward Morley la ceea ce este acum Universitatea Case Western Reserve din Ohio, a fost începutul sfârșitului pentru teoriile eterului. Fizicienii și-au dat seama că, dacă ar exista eterul, Pământul s-ar fi mișcat în raport cu el datorită rotației sale în jurul axei sale, a orbitei în jurul Soarelui și a orbitei Soarelui în jurul galaxiei. Chiar dacă eterul însuși s-ar mișca, ar fi puțin probabil să se miște perfect în pas cu Pământul, care își variază atât direcția de mișcare, cât și viteza în timp.
Efectul așteptat a fost un „vânt de eter” care ar cauza variații ușoare ale vitezei luminii, în funcție de direcția în care se deplasa lumina. Deoarece viteza orbitei Pământului în jurul Soarelui este doar de aproximativ o sutime din unu la sută din viteza luminii, se credea că efectul este ușor. Diverse configurații experimentale pentru a detecta vântul eteric au fost create la mijlocul anilor 1800, dar instrumentele de la acea vreme pur și simplu nu erau suficient de precise.
Experimentul Michelson-Morley a fost conceput pentru a măsura variațiile minuscule ale vitezei luminii prin aruncarea a două fascicule în unghi drept folosind oglinzi semi-fălcate și complet reflectorizante, apoi recombinându-le și observând modelul de interferență. Dacă ar exista chiar și o mică diferență în viteza celor două fascicule de lumină, aceasta ar fi evidentă în modelul de interferență constructivă și distructivă asupra elementului de detectare. Pentru a elimina întreruperile experimentului, totul a avut loc în subsolul unei clădiri de piatră, iar aparatul a fost pus pe o tabletă mare de marmură care plutea într-un bazin de mercur. Acest lucru a permis experimentului Michelson-Morley să fie rotit, iar variațiile vitezei eterului în funcție de direcție ar provoca un efect măsurabil.
În cele din urmă, „efectul eterului” s-a dovedit a fi atât de scăzut încât este aproape nedetectabil – de peste 10 ori mai puțin decât efectul așteptat. A fost un efect atât de mic încât, ținând cont de marja de eroare, ar fi putut fi zero.
Experimentele ulterioare, din ce în ce mai precise, au confirmat ceea ce nimeni nu dorea să audă: eterul era imaginar. Lumina s-a propagat cumva ca undă prin vid, și asta a fost tot. Experimentul Michelson-Morley a fost doar primul care a descoperit acest lucru. Aceste descoperiri au pus bazele pentru fizica teoretică a secolului al XX-lea, inclusiv relativitatea generală și teoria cuantică.
Pentru munca sa în fizică, Albert Michelson a fost distins cu Premiul Nobel în 1907.