第三章 光的速度
经过了漫长的前面两章的阅读，我们终于要开始真正进入到相对论的世界了，如果说相对论是隐藏在山谷中的桃花源的话，那么正是“光”引导着懵懂的人类拨开草丛，沿着蜿蜒的小溪进入一个幽暗的洞穴，穿出洞穴，然后一切豁然开朗，桃花源就在眼前。
说相对论就必须要谈谈人类对光的传播速度的探索历程，你必须再耐着性子，压着对相对论到底是什么的强烈好奇，和我一起回顾一下人类和自然界中最普通也最神秘的光的故事（不是罗大佑的光阴的故事，而是光的故事），注意，这绝对不是废话，“光”是本书最重要的主角之一。
伽利略吹响冲锋号
在人类漫长的历史中，曾经大家一度认为光线的传播是不需要任何时间的，也就是光的传播速度无限大。这非常符合我们的常识，你在漆黑的房间里面划亮一根火柴，火柴的亮光发出的那一刹那，整个房间就被照亮了，谁也没有看到过自己的手先亮起来，然后是自己的脚再亮起来，再看到房间的墙壁慢慢从黑暗中显现出来。当太阳从山后升起来的那一刹那，地面上所有的东西都同时披上了金色的外衣，谁也没有看到过阳光像箭一样朝我们射过来。
但是，在今天，连小学生都知道，之所以我们无法感觉到光的传播速度，不是因为光的传播不需要时间，而是光传播的速度竟然达到惊人的30万公里／秒。这是一个多么快的速度啊，如果用这个速度跑步，一秒钟可以绕地球7圈半。如果用这个速度从地球跑去月球，1秒钟多一点就到了，而目前人类最快的飞行器阿波罗登月飞船要飞4天。你可能很好奇，这么快的速度，到底是怎么测量出来的？这正是本章要讲述的故事——测量光速。但是所有参与这个故事的人都只猜到了开始，却没有猜到结局，人类对光速的测量本是一个普普通通的物理实验行为，没想到最后却给整个经典物理学说笼罩上了一层乌云。
第一个对光速无限大提出质疑的人就是我们的老熟人伽利略先生。伽利略从哲学的角度思考，认为物质从一个地方到达另一个地方不需要时间是一件无论如何都无法想象的事情，上帝既然创造了空间，那么就不应该再创造出可以无视空间存在的东西。伽利略毕竟是伽利略，他不仅仅是停留在对光速无限大提出质疑的层面上，而且开始着手用实验来测量光速。
我们来看看伽利略是怎么做的。伽利略一行四人，分成两组，分别登上两座相隔甚远的山峰，每组各自携带一个光源。很不幸的是，那个时代能够让伽利略他们挑选的光源只有两样：火把和煤油灯。伽利略他们只好带上两盏自己改良后的煤油灯，其实只是做了一个简单的改进，就是在煤油灯的一面加上了一个滑盖，这样亮光就被挡住了。如果把滑盖迅速地拉起，亮光就会照射出来，通过快速地拉动滑盖就能制造出从远处看来煤油灯一闪一闪的效果。除了两盏煤油灯外，还需要两只一模一样的钟摆计时装置（这种装置也是伽利略发明的，利用钟摆的等时性原理制成，是摆钟的前身），以及记录数据的纸笔。好了，这就是伽利略他们全部的装备。各位如果你们现在来到山顶，拿着这些装备，得到的任务是测量光速，你会怎么办？你是不是会一筹莫展呢？且看我们的大科学家伽利略是怎么做的吧。
在上山前，伽利略开始给队员们布置任务：“卡拉齐，你和我一组去A区，贝尼尼和卡拉瓦乔一组，你们去B区。我和贝尼尼负责掌管煤油灯，卡拉齐和卡拉瓦乔负责数据记录。贝尼尼，你给我记住，当看到我的煤油灯发出的信号时，你也立即拉开滑盖给我信号，我一看到你的信号我就会关上灯，然后你一看到我的灯灭了，你也赶紧把灯关上，我看到你关上了灯我就迅速的又把灯打开发出信号，于是你按照前面的步骤重复，我们就这么循环做下去，只要我给信号你就不要停。听明白了吗？贝尼尼。”
贝尼尼说：“是！”
看到这幅场景，如果不知道的人，保证以为伽利略是特种部队的头，正在打真人CS呢。
伽利略说：“卡拉齐，卡拉瓦乔，你们两个负责记录数据，你们听好了，你们的任务是记录在钟摆的一个来回内，你们总共看到你们的同伴发出了多少次信号。任务大家都清楚了吧？还有没有问题？”
众人齐声：“没有了！”
伽利略：“有没有信心完成任务！”
众人齐声：“保证完成任务！”
于是，带着必胜的信念他们上山去了。伽利略的智慧是过人的，他已经有了用统计学的方法来消除误差的想法。他很清楚，他们在打开关闭煤油灯的过程中，必然会有很多来自方方面面的误差，要消除这个误差，就必须重复做大量的次数取均值。你可以想见在那个寒风凛冽，伸手不见五指的山顶（为了实验效果，他们还要特意选择没有月光、星光干扰的阴天），伽利略和他勇敢无畏的助手们为了探求光速的秘密，不知疲倦地做着开关煤油灯的机械动作，边上还有两个人一边数着煤油灯开关的次数，一边还要注意钟摆的摆动，其难度可想而知。
然而不幸的是，虽然有必胜的信念，但却是一个不可能完成的任务。如果伽利略地下有知光速是每秒30万公里的话，他也只能用他的那句名言“追求科学需要特殊的勇气”来自嘲一下了。用煤油灯和钟摆计时器想要测量光速无异于把比萨斜塔抱起来去量一下细菌的长度。虽然如此，我们仍然要向伽利略致敬，是他吹响了人类向光速测量进攻的号角。
光速测量大赛
伽利略死后又过了30多年，也就是到了1675年左右，人类终于首次证明了光是有传播速度的，这个荣誉要授予一个丹麦天文学家，他的名字叫罗默（Olaf,Romer,1644-1710）。罗默特别喜欢观测木星（这是最容易在地球上看到的一颗星星，很大很亮，像我在上海，夜晚的灯光很亮，天上只能看见少数的几颗星星，一般来说，那颗最亮的，那颗像灯泡一样挂在天上的星星就是木星）。当年伽利略第一个发现木星原来也有卫星，而且至少有四颗，这四颗卫星围绕着木星公转，从我们地球的角度看过去有时候这些卫星会转到木星的背面去，于是就产生了如同我们在地球上看月食一样的现象，木星的卫星慢慢地消失，然后又在木星的另一侧慢慢出现。罗默对木星的“月食”现象整整观察了9年，积累了大量的观测数据。他惊奇地发现，当地球逐渐靠近木星时，木星“月食”发生的时间间隔也会逐渐缩小，而当地球逐渐远离木星时，木星“月食”发生的时间间隔也会逐渐变大。这个现象太神奇了，因为根据当时人们已经掌握的定理，卫星绕木星的运转周期一定是固定的，不可能忽快忽慢。罗默经过思考，突然灵光一现：我天，这不正是光速有限的最好证据吗？因为光从木星传播到地球被我们看见需要时间，那么地球离木星越近，光传播过来的用时就越短，反之则越长，这用来解释木星的“月食”时间间隔不均现象那真是再恰当不过了。罗默的计算结果是光速是22.5万公里／秒，已经和真相差得不远了。罗默最大的贡献在于他用翔实的观测数据和无可辩驳的逻辑证明了光速有限，并且还精确地预言某一次“月食”发生的时间要比其他天文学家计算的时间晚10分钟到来，结果与罗默预言的分毫不差，从此，光速有限还是无限的争论画上了句号，整个物理学界都认同了光速是有限传播的。
接下来的事情就像一场比赛，大家比赛看谁能更精确地测量出光速。在这场比赛中，有两大阵营，就是天文学家阵营和物理学家阵营。天文学家用天文观测的方法来计算光速（除了利用我们前面说到的类似罗默观测木星卫星的方法来观察其他行星的卫星，还有一种方法叫光行差，这里不多介绍，有兴趣的可以自己网上查），而物理学家试图在实验室中精确地测量出光速。刚开始，天文学家一直跑在前面，毕竟光的速度太快了，在天文的大尺度范围内显然更容易观测到因为光速有限而产生的各种天文现象，但对实验物理学家来说，要想让实验的精度提高到足以测量光速，那真是比登天还难。不过，普通大众总是更愿意相信实验室中的数据，毕竟天文观测离我们太遥远，人们迫切地希望能在实验室中真正测量出光速来，毕竟看得见摸得着的实验设备还是更让人觉得温暖一点，但是想要提高实验精度谈何容易。因此一直到罗默证明光速有限后又过去了170多年，直到1849年，法国物理学家菲索（1819-1896）想出了一个绝妙的主意来测量光速，这个点子实在是太棒了，下面我们来看看菲索的旋转齿轮法是如何测定光速的，凡是见过这套实验设备的人无不拍案叫绝。
菲索的旋转齿轮法的原理图如下：
图3-1 菲索的旋转齿轮法测量光速的原理图
一束光穿过齿轮的一个齿缝射到一面镜子上，然后光会被反射回来，我们在这个镀了银的半透镜后面观察（这种镜子有种特殊的性质，就是一半的光会被反射掉，一半的光会被透射过去，这种现象一点都不稀奇。你在家里对着窗户朝外看，如果明暗合适，就既能看到自己的影像又能看到外面的景物，这就是光的半透射现象），你想一下，如果齿轮是不转的，那么被反射回来的光原路返回，仍然通过那个齿缝被我们看到。此时，你开始转动齿轮，在刚开始转速比较慢的时候，因为光速很快，光仍然会通过这个齿缝回来。但是当齿轮越转越快，越转越快，到一个特定的速度时，光返回的时候齿缝刚好转过去，于是光被挡住，我们就看不到那束光了。当齿轮的转速继续加快，快到一定程度时，光返回的时候恰好又穿过下一个齿缝，于是我们又能看见了。这样的话，我们只要知道齿轮的转速，齿数，还有我们的眼睛距离镜子的距离，就能计算出光速。注意，这个实验的最伟大之处就是不再需要一个计时器，之前所有的实验室测量光速都失败的根本原因都在于找不到有足够精度的计时器。但是你们也别以为菲索很轻松，事实上因为光速实在太快了，菲索只能不断地加大光源到镜子的距离，这样就对光源的强度提出了更高的要求，还要不断地提高齿轮的齿数，因为齿数太少精度也不够。就这样，在菲索不懈的努力下，终于当齿数上升到720齿、光源距镜子的距离长达8公里之遥、转数达到每秒12.67转的时候，首次看到了光源被挡住而消失。当转速被提高一倍以后，他又再次看到了光源。菲索终于胜利了，他计算出了光的速度是31.5万公里／秒，这离光速的真相已经咫尺之遥了。
光速测量的比赛还在继续，各种各样的新方法被发明出来，实验精度一步步地提高，但是我们就不再继续深究下去了。我只想通过前面的讲述让你明白人类在对光速的测量之路上是如何艰难跋涉的。光速也绝不是某人的凭空想象，是几代人的不断努力才发现的大自然的奥秘。但本章关于光速的故事才刚刚开始，好戏即将上演。
惊人的发现
菲索在实验室得到光速的20多年后的1873年，英国科学家麦克斯韦（Maxwell, 1831-1879）出版了堪与牛顿的《原理》比肩的物理学经典巨著《论电和磁》，但这本书却不像《原理》那样一诞生就技惊四座、光芒四射。《论电和磁》刚开始的时候很难得到大多数人的认同，这也难怪，电和磁都是虚无飘渺的东西，对它们进行描述的理论总不像对小球的运动规律进行总结的理论让人觉得实在。麦克斯韦认为电和磁是同一种物质的不同表现形式，它们之间的性质和相互作用力被麦克斯韦用一组简洁优美的方程组所描述，这个方程组叫做麦克斯韦方程组。你只要随便翻看一本讲物理学或者科学史的书，基本上都会提到麦克斯韦方程组是数学美的典范，无数大科学家都被它的美所震撼，单从它完美的表现形式来说，它就不可能是错误的（事实上直到今天，所有经典物理学中的公式除了麦氏方程组以外，都被相对论所修正。唯独麦氏方程组仍然保留着简洁优美的形式，似乎添加任何一笔都是多余的）。不过，我不需要在这本书中把这个方程组写下来，我和各位读者一样也是电磁学的门外汉，无法体会它的美，如果读者当中恰好有这么一两个懂行的话，我相信麦氏方程组已经深深印在了他们的头脑中，也不需要我再抄出来。
根据这一套优美的方程组，麦克斯韦预言了一种神奇的叫做电磁波的东西，麦克斯韦说：“随着时间变化的电场产生了磁场，反之亦然。因此，一个振荡中的电场能够产生振荡的磁场，而一个振荡中的磁场又能够产生振荡的电场，这样子，这些连续不断同相振荡的电场和磁场循环往复，永不停歇，就像一粒石子扔入湖中产生的涟漪，电磁场的变化也会像水波一样向四面八方扩散出去，这个扩散出去的电磁场我把它叫做——电磁波。虽然我现在还无法用实验的方法证明它的存在，但我坚信它一定存在。”
很遗憾，天才麦克斯韦只活到48岁就死了，到死也没能亲眼见证电磁波的诞生。他死后没过几年，一位德国的青年物理学家赫兹（Hertz,1857-1894）接过了麦克斯韦的衣钵，终于在1888年，赫兹在实验室里发现了人们怀疑和期待已久的电磁波。赫兹的实验公布后，轰动了整个物理学界，全世界的物理学家都纷纷效仿此实验，所有的实验结果都证明了麦克斯韦电磁理论是正确的，麦克斯韦方程组取得了决定性的胜利，麦克斯韦的伟大遗愿也终于得以实现。既然电磁波是一个波，那么它的传播速度就可以用频率乘以波长算出来，频率很好办，是由实验设备的各种参数决定的，而波长也不难测，只要拿着一个感应器找到波峰（感应电流最强）和波谷（感应电流最弱）即可算出波长，赫兹没有费多大劲就拿到了波长和频率，他把两个数值一乘，得出了电磁波的传播速度是31.5万公里／秒（限于实验精度，和真实的速度有误差），一个惊人的速度。
等等，等等，我相信你和赫兹一样，看到这个数字突然觉得很熟悉，这个数字好像在哪里见过，31.5万公里／秒，31.5万，啊！这个数字不正是菲索旋转齿轮法测出的光速吗？难道天下竟有如此的巧合，这真是一个巧合呢还是说，还是说……光就是一种电磁波？赫兹被这个想法弄得兴奋不已。不光是赫兹，全世界还有很多的物理学家都因为这两个一致的数字在猜测光是不是就是一种电磁波。正所谓众人拾柴火焰高，很快，大量的实验数据接踵而至，各种电磁波和光的相同特性被发现，科学界很快就达成一致意见：没错，光就是一种电磁波。
现在我们再从电磁波的角度来研究一下光的传播速度到底是相对于什么而言的。波的传播速度等于介质震动的频率乘以波长，因而这个速度是相对于介质而言的。比如我们熟悉的水波，当一颗石子扔到水中产生涟漪的时候，这些涟漪在产生的瞬间也就脱离了跟石子的联系，他们会在水中按照相对于水的恒定速度传播出去，因而我们在讲水波的传播速度的时候，隐含的参考系是水而不是那颗石子。同理，当我们谈论光的速度的时候，那么根据前面这种思想，隐含的参考系也不应该是光源，而是光的传播介质，但众所周知光是一种能够在真空中传播的东西，遥远的星光穿过空无一物的宇宙空间到达我们的眼睛里面，那么这个参考系、这个介质到底是什么？
那不就是牛顿所说的绝对空间和以太（注意，以太这个词并不是牛顿发明的，牛顿是以太学说的主要支持者）吗？牛顿的绝对时空观在统治了物理学界200年后达到了顶峰，伟大的艾萨克·牛顿爵士，您的光芒无人能挡，您为物理学构建起了雄伟的大厦。现在，就差最后一个能证明以太存在的实验来为这座雄伟的大厦砌上最后一块砖。但俗话说盛极必衰，物极必反，人往往是在最得意的时候忘了看脚下的路而跌倒。
既然已经知道了光相对于以太的传播速度是30万公里／秒，那么光速就成为了能证明以太存在的最佳证人，关键是要说服它出庭作证。我们看看让光速出庭作证的这个实验是怎么构想的：我们的地球以30公里／秒的速度绕太阳公转，在宇宙空间中飞行，换句话说，我们的地球在以太中高速地飞行，如果把我们的地球想象成一艘大船，我们站在船头，就会迎面吹来强劲的“以太风”，那么通过伽利略变换和速度合成公式，我们很容易得出光在“顺风”和“逆风”中的传播速度，这两个速度显然会不一样，至少要相差30公里／秒。我们只要能用实验证明以上猜想，那么就确定无疑地证明了以太的存在，物理学界举杯同庆，新世纪就要到来了，这个实验无疑将是献给新世纪最好的一份厚礼。具体的实验设计众望所归，落到了两位实验物理学的泰山北斗级人物身上，他们就是麦克尔逊（Michelson, 1852-1931）和莫雷（Morley,1838-1923），这二位也的确是当仁不让的人选，尤其是麦克尔逊，此人一生痴迷于光速的测量。
科学史上最成功的失败
本章的压轴大戏即将上演，在上演之前，我必须提醒你本书中提到的所有实验你都可以看完之后忘掉，唯独这个“麦克尔逊莫雷实验”你千万不能忘掉，随便打开任何一本物理学史书，或者打开任何一本关于相对论的书，甚至随便打开一本科学史书，都一定会提这个实验。如果你记不住麦克尔逊莫雷这么拗口的六个字，那你也可以记住“MM实验”，很多书上都这么叫；如果你连“MM实验”四个字也记不住，那么你就记住“美眉实验”。总之，这个实验对于整个物理学史甚至对于整个人类的科学史都有着举足轻重的地位，它是给经典物理学带来狂风暴雨的两朵乌云之一。这个实验刚好是发生在世纪之交，怎么看都有一种史诗大片的感觉，它喻示着物理学在新旧两个世纪的交接。所以，我需要在这个实验上多花一番笔墨，让大家对这个实验了解得多一点。当你看完本书以后跟人闲聊的时候，如果还能记得聊一聊“MM实验”，将是笔者莫大的荣幸。
（以下麦克尔逊和莫雷的对话纯属虚构。）
麦：“莫雷，你先说说看，你对这个实验怎么想？”
莫：“麦克兄（虽然莫雷比迈克尔逊大14岁，但是迈克尔逊在实验物理界的威望很高，所以莫雷尊称麦克尔逊一声兄，但听起来有点像是在说麦克风），光速在顺风和逆风的理论差值是30公里／秒，而光速是30万公里／秒，这意味着我们的实验精度必须要达到万分之一才行，以我们现在的实验条件，似乎离这个精度还差得很远。”
麦：“这个情况我很清楚，所以想听听你的想法，讨论一下我们怎么才能解决这个难题。”
莫：“在短期内提高实验精度这条路估计是走不通的，我们必须绕开直接测量光速，要想一个什么间接方法来测量才行。”
麦：“莫雷，我跟你的想法是一样的，肯定不能硬着头皮去测量，必须要想点儿什么别的办法。我想，我们是不是先把测量出绝对数值的目标放低一点，我们第一步先想出一个可以比较两束光谁快谁慢的办法。其实我们只要能先证明在顺风逆风中光速有差异，就迈出了胜利的第一步。”
莫：“麦克，你说得很对，我们把达成目标分成两段，先想出第一段如何达成，你是不是已经想到什么好办法了？就别卖关子了。”
麦：“我想到了英国人托马斯·杨（ThomasYoung, 1773-1829）发现的光的干涉现象，我们或许可以利用这个特性来比较两束光的速度是否发生了变化。”
莫雷突然转身面朝观众，说：“各位亲爱的读者，我给大家解释一下什么是光的干涉现象，听说你们现代人上高中的时候都要做这个光的双缝干涉实验。简单来说，就是把一束光照到两根互相靠的很近的狭长的缝隙上，在这个双缝的后面我们如果竖上一面白墙，我们就会在墙上看到明暗相间的条纹。
图3-2 光的双缝干涉实验
“这是因为，光是一种波，同一束光被分成两束以后自己会跟自己产生干涉，所谓的干涉就是波峰与波峰相遇，强度就会增加一倍使得光更加明亮，而如果波峰与波谷相遇，则刚好互相抵消，光就会变暗，明暗相间的条纹就是这么来的。”
莫雷转回去，朝麦克尔逊尴尬的一笑：“不好意思，收了作者的一点小意思，我跟他保证我们之间的对话要让读者能听懂的，请多多包涵哈，麦克风（一紧张把麦克兄说成了麦克风）。”
麦克尔逊表示不介意，听说有观众，他表现得反而更积极了，他继续说：“如果我们能想出一个什么办法，让同一束光分别走不同的路线，一条路线是顺风的，一条路线是逆风的，然后让他们最终再会合到一起互相产生干涉现象，因为这两束光的速度不同，因此他们产生的干涉条纹一定和我们正常情况下做出来的干涉条纹有所区别，你说对不对，莫雷？”这句话看似对莫雷讲，麦克尔逊却有意无意地侧侧身子，似乎是想更多地引起观众的注意。
莫：“麦克，你太牛了，这个点子实在是太绝了。”
麦：“我还有更精彩的没说呢，在实验过程中，如果我们把整个实验装置慢慢转动起来，你说会发生什么？”
莫：“我明白你的意思了，麦克。转动实验装置相当于偏转我们这艘地球大船相对于以太风航行的角度，那么两束光的速度也会相应地发生变化，最后反映到干涉条纹上的结果就是条纹会慢慢地移动！如果这个神奇的现象发生了，那么就确定无疑地证明了两束光的速度在发生着变化，麦克，你太伟大了！”
麦克尔逊突然面朝观众，手里拿着张硬纸板，上面写着“鼓掌”两个字，很快又转回去了。
麦：“这个利用光的干涉性质来证明光速变化的实验原理图我已经想出来了，我画出来给你看，关键就在于中间那块半透镜，它可以把光分成两路，一路被反射90度朝上，一路直接透过去。”
图3-3 麦克尔逊—莫雷实验原理图
麦：“我发明的干涉检测仪现在可就大有用武之地了，它比我们肉眼观测的精度可不知提高了多少倍。我计算了一下，如果地球的航行速度真是30公里／秒的话，那么在整个实验装置转过90度以后，我们应该观察到干涉条纹移动了0.4个条纹的宽度，我的干涉仪可以分辨出0.01个条纹宽度的移动，因此，我们的实验精度绰绰有余。”
莫：“不过这个实验装置要造起来也不容易，我们必须尽可能地消除地面震动带来的干扰，如果整个实验装置的底座不稳，则很可能前功尽弃。”
麦：“这个问题我也想到了，我准备建造一个巨大的水泥台，并且把这个水泥台放到注满水银的水槽上，让水泥台浮在水银上面，这也就能有效地消除震动。”
莫：“好的，麦克，你怎么说我就怎么办，别看我脑子没你聪明，可我力气比你大，体力活儿你就交给我吧。”
莫雷在制作实验器具方面确实是一把好手，没过多久，MM实验台建造完成。现在一切就绪，只欠东风了，牛顿的夙愿即将实现，经典物理大厦就要落成，物理界全都在翘首以待实验结果。所有人都对实验结果相当乐观，前有伟大的牛顿，后有做物理实验尤其是测量光速的泰山北斗，一切都应该合乎逻辑，没有人怀疑大结局必将以喜剧收场。这一年爱因斯坦还只有8岁（笔者听到电视中传出声音：唯一看破真相的是外表看似小孩，智慧却过于常人的名侦探柯南。不知道8岁的爱因斯坦是否看破了真相），此时的爱因斯坦正在痴迷地玩着父亲送给他的一个小小的罗盘（爱因斯坦在回忆录中经常提到这个罗盘），连头都没有抬起来看我一眼。
然而，可能读者们已经猜到了，最终的实验结果大跌所有人的眼镜，麦克尔逊的干涉仪自始至终几乎没有观察到条纹的任何移动，干涉条纹就像被定格在了干涉仪里面，不论怎么旋转实验装置，干涉条纹都纹丝不动。本来这个实验计划要做半年，要分别测量地球在近日点和远日点时对干涉条纹的影响，因为地球在近日点和远日点的公转速度不一样。但是实验仅仅做了4天，就停止了，因为实验结果如此确定无疑地表明了光速没有丝毫变化，干涉条纹根本不动，实验值和理论预测值相差十万八千里，这个实验没必要继续做下去了，一定有什么地方不对。
整个物理界一时哗然，大家都明白，要么是理论出了问题，要么是实验出了问题。但牛顿的绝对时空观和以太学说都是看上去如此完美的理论，而且也符合我们的日常生活经验，因此，当时的物理界也和此时的读者你一样不愿意相信是理论出错了，而都倾向于实验本身出了问题，于是冒出来各种各样的解释。有的说是以太会被地球所拖拽，这就是著名的拽引说，一度特别流行；也有的说是长度在运动方向上会发生收缩刚好抵消干涉变化；还有的说是光的速度还会受到光源移动速度的影响等等……总之，各种各样的解释一时风起云涌，这股热潮一直从19世纪延续到了20世纪。但从总体上来说，所有的解释都还是建立在相信牛顿的绝对时空，相信以太的存在，相信伽利略变换的成立基础上的，很少有人站出来质疑理论的根基是不是出了问题。
19世纪最后一天的太阳落下山了，20世纪的曙光照亮了人类写满沧桑的脸庞，人类文明经过五千年的艰难跋涉，即将在新世纪来临的时候迎来一次彻底的洗礼。