Διεξήχθη το 1887, το πείραμα Michelson-Morley έχει χαρακτηριστεί «το πιο επιτυχημένο αποτυχημένο πείραμα στην επιστήμη». Ονομάστηκε επίσης «το σημείο έναρξης για τις θεωρητικές πτυχές της Δεύτερης Επιστημονικής Επανάστασης». Το πείραμα Michelson-Morley παρείχε ισχυρές αποδείξεις ενάντια στην ιδέα ενός φωτεινού (φωτοφόρου) αιθέρα, πολύ στη μόδα μεταξύ των φυσικών εκείνη την εποχή.
Σκεφτείτε πώς τόσο τα φυσικά όσο και τα ηχητικά κύματα ταξιδεύουν μέσω των μέσων. ένα υγρό ή αέριο όπως νερό ή αέρας. Από το έργο του James Clerk Maxwell το 1861, ήταν γνωστό ότι το φως ήταν ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Οι φυσικοί άρχισαν να υποθέτουν ότι αυτό το κύμα κινούνταν μέσα από ένα μέσο, φτιαγμένο από σωματίδια πολύ μικρότερα από εκείνα του αέρα και πολύ λιγότερο πυκνό. Την ουσία αυτή την ονόμασαν αιθέρα. Ο ίδιος ο Maxwell βοήθησε στη διάδοση της έννοιας του αιθέρα και σύντομα έγινε δεδομένο ότι ο αιθέρας υπήρχε.
Η ιδέα του αιθέρα είχε πολλά προβλήματα, όπως σημείωσαν ορισμένοι φυσικοί της εποχής. Για να χρησιμεύσει ως μέσο για την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια, ενώ υπολογίζονται τα παρατηρούμενα δεδομένα, ο αιθέρας έπρεπε να είναι ρευστός – για να γεμίζει το χώρο, ένα εκατομμύριο φορές πιο άκαμπτος από τον χάλυβα – για να υποστηρίζει τις υψηλές συχνότητες των κυμάτων φωτός, χωρίς μάζα και χωρίς ιξώδες – διαφορετικά θα επιβραδύνει τους πλανήτες στις τροχιές τους, διαφανείς — ή πιο μακρινά αστέρια θα είχαν φαινομενικά μεγέθη που θα πέφτουν γρηγορότερα από το τετράγωνο της απόστασης, χωρίς διασπορά, ασυμπίεστα και συνεχή σε πολύ μικρές κλίμακες. Αυτό ήταν πολύ να ζητήσω από οποιαδήποτε ουσία, και ο αιθέρας εξυπηρετούσε έναν ρόλο περισσότερο θεωρητικό δεκανίκι παρά οτιδήποτε άλλο.
Το πείραμα Michelson-Morley, που διεξήχθη από τους Albert Michelson και Edward Morley στο σημερινό Πανεπιστήμιο Case Western Reserve στο Οχάιο, ήταν η αρχή του τέλους για τις θεωρίες του αιθέρα. Οι φυσικοί συνειδητοποίησαν ότι αν υπήρχε ο αιθέρας, η Γη θα κινούνταν σε σχέση με αυτόν λόγω της περιστροφής της γύρω από τον άξονά της, της τροχιάς της γύρω από τον Ήλιο και της τροχιάς του Ήλιου γύρω από τον γαλαξία. Ακόμα κι αν ο ίδιος ο αιθέρας κινούνταν, θα ήταν απίθανο να κινείται τέλεια σε συνδυασμό με τη Γη, η οποία μεταβάλλει τόσο την κατεύθυνση της κίνησης όσο και την ταχύτητά της με την πάροδο του χρόνου.
Το αναμενόμενο αποτέλεσμα ήταν ένας «αιθερικός άνεμος» που θα προκαλούσε μικρές διακυμάνσεις στην ταχύτητα του φωτός ανάλογα με τον τρόπο που ταξίδευε το φως. Επειδή η ταχύτητα της τροχιάς της Γης γύρω από τον Ήλιο είναι μόνο περίπου το ένα εκατοστό του ενός τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός, το φαινόμενο θεωρήθηκε ότι είναι ελαφρύ. Διάφορες πειραματικές ρυθμίσεις για την ανίχνευση του αιθερικού ανέμου είχαν στηθεί στα μέσα του 1800, αλλά τα όργανα εκείνη την εποχή απλώς δεν ήταν αρκετά ακριβή.
Το πείραμα Michelson-Morley σχεδιάστηκε για να μετρήσει τις μικροσκοπικές διακυμάνσεις στην ταχύτητα του φωτός αναπηδώντας δύο δέσμες σε ορθή γωνία χρησιμοποιώντας μισοσπασμένους και πλήρως ανακλαστικούς καθρέφτες, στη συνέχεια ανασυνδυάζοντάς τους και παρατηρώντας το σχέδιο παρεμβολής. Εάν υπήρχε έστω και μια μικροσκοπική διαφορά στην ταχύτητα των δύο ακτίνων φωτός, θα ήταν εμφανής στο μοτίβο της εποικοδομητικής και καταστροφικής παρεμβολής στο στοιχείο ανίχνευσης. Για να εξαλειφθούν οι διαταραχές του πειράματος, το όλο θέμα έλαβε χώρα στο υπόγειο ενός πέτρινου κτιρίου και η συσκευή τοποθετήθηκε σε μια μεγάλη μαρμάρινη ταμπλέτα που επέπλεε σε μια πισίνα υδραργύρου. Αυτό επέτρεψε στο πείραμα Michelson-Morley να περιστραφεί και οι διακυμάνσεις στην ταχύτητα του αιθέρα ανάλογα με την κατεύθυνση θα προκαλούσαν ένα μετρήσιμο αποτέλεσμα.
Στο τέλος, το «φαινόμενο αιθέρα» βρέθηκε να είναι τόσο χαμηλό ώστε να είναι σχεδόν μη ανιχνεύσιμο — περισσότερο από 10 φορές λιγότερο από το αναμενόμενο αποτέλεσμα. Ήταν τόσο ελαφρύ που, λαμβάνοντας υπόψη το περιθώριο σφάλματος, θα μπορούσε να ήταν μηδενικό.
Τα επόμενα, προοδευτικά πιο ακριβή πειράματα επιβεβαίωσαν αυτό που κανείς δεν ήθελε να ακούσει: ο αιθέρας ήταν φανταστικός. Το φως με κάποιο τρόπο διαδόθηκε ως κύμα στο κενό, και αυτό ήταν όλο. Το πείραμα Michelson-Morley ήταν μόνο το πρώτο που το ανακάλυψε αυτό. Αυτά τα ευρήματα έθεσαν τις βάσεις για τη θεωρητική φυσική του 20ου αιώνα, συμπεριλαμβανομένης της γενικής σχετικότητας και της κβαντικής θεωρίας.
Για το έργο του στη φυσική, ο Albert Michelson τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ το 1907.