迈克尔逊(A.A.Michelson)实验和狭义相对论的诞生

斐索(H.L.Fizeau)实验证明：光在不同物质的折射系数的不同，而大气的折射系数几乎为1，而使人们认为，光是在一种弥漫整个宇宙、弄不清性质、无法实验证实其存在的一种介质，“以太”，中传播，随该运动物质带动“以太”的牵引系数的不同，而使得其折射系数不同，而大气不会显著地带动“以太”，因而，射系数几乎为1。

经典物理学中，不同参考系间牵引合成运动的变换是按伽利略公式的。

迈克尔逊又在前人的基础上，精确地测定了光速。就想要实际测定地球与“以太”的相对运动。

迈克尔逊实验，是采用一个镀银的半透明薄片，将光束分为其一平行参考系运动方向，彼此正交，的两束，分别经同样长度的往返光路，不同的反射折回，而在镀银的半透明薄片上发生干涉，形成干涉条纹。

设各光束的光程长度为s，参考系运动速度为v，真空中3维空间的光速为c，平行参考系运动方向的光束往返光路所需时间为t(1)，垂直参考系运动方向的光束往返光路所需时间为t(2)，则按通常经典力学的伽利略变换，有：

t(1)= s/(c-v)+ s/(c+v)= (2 s /c)/ (1-v^2/ c^2),

t(2)= 2( s^2+( vt)^2)^(1/2)/c= (2 s /c) / (1-v^2/ c^2)^(1/2) ,

两光束往返光路所需时间差为

t(2)- t(1)= (2 s /c)(1/ (1-v^2/ c^2)^(1/2)-1/ (1-v^2/ c^2)) ,

因v/c甚小，上式近似为t(2)- t(1)~ s (v/ c) ^2/c，

实验中，还使仪器有关部分旋转90度，使原来垂直与平行参考系运动方向的光束，彼此互换，这两次的时间差就成为2s (v/ c) ^2/c。这样，仪器旋转前后，干涉条纹将发生移动的条纹数，就应是n=2s (v/ c) ^2/(cT)= 2s (v/ c) ^2/L，其中T，L分别为所用光的周期和波长。

由他最后几次实验所用光束的波长(5.9乘10的负5次方cm)、所用的入射光从光源到镀银的半透明薄片的距离(11m)、和地球绕日运行的速度(3乘10的6次方m/s)估计，干涉条纹应移动0.4条。而实验的观测精度可达百分之一条，应完全能观测到干涉条纹的移动。

但是，在不同季节，不同地理条件，进行的多次实验观测，却都看不出干涉条纹的移动。说明：伽利略公式与实验结果不符。

有人质疑迈克尔逊(A.A.Michelson)实验沿参考系运动轴线所采用的光程是来回双程的，光往返传播的方向是分别与参考系运动的方向相同和相反，而彼此抵消，看不出干涉条纹的移动，并非伽利略公式与实验结果不符。

其实，迈克尔逊所设计的传播方向与地球相对运动方向平行和正交的两束光束的往返部分都是彼此抵消的，而实际起作用的只是各光程中不往返部分，即：从光源到镀银的半透明薄片的长度，的光程差，而计算中也是以此长度计算光程差，而镀银的半透明薄镜片的干涉条纹的改变数，按经典物理学，就应该按牵引合成运动的伽利略公式发生移动。

但是，在不同季节，不同地理条件，进行的多次实验观测，却都看不出干涉条纹的移动。就充分说明：伽利略公式与实验结果不符。

这一实验结果，在当时，引起了很大的困惑，洛仑兹(Lorentz)仍用“以太”的观点，提出所谓“长度收缩、时钟变慢”，而导出了洛仑兹变换，能适应相应的观测结果。但因，仍不能证明“以太”的客观存在，而且，还有许多悖论，而不能自圆其说。

直到爱因斯坦(Einstein)的狭义相对论，采用4维时空的闵可夫斯基矢量，表达物体的位置，自然地导出洛仑兹变换，才圆满地解决了这一问题。

这就将经典物理学3维空间的矢量改变为4维时空的闵可夫斯基矢量，而彻底打破了“绝对时间”概念，3维空间的伽利略变换被4维时空的洛仑兹变换取代。

经典物理学，只是当物体运动的速度与真空中3维空间的光速相比，可以忽略的低速近似。