Hoofdstuk 1. Uitgangspunten

In 1887 deden Michelson en Morley een experiment om na te gaan of de lichtsnelheid misschien afhing van de richting waarin licht loopt. Gaat licht van noord naar zuid even snel als van west naar oost? Een ogenschijnlijk bizarre vraag, maar 127 jaar geleden had men goede reden om aan te nemen dat het antwoord "nee" moest zijn.

Licht is een golfverschijnsel, zoals bleek uit interferentieproeven uit het begin van de 19e eeuw: licht + licht kan duisternis geven - een effect dat met het begrip golf eenvoudig te verklaren is. Maar als licht zich gedraagt als een golf, door welk medium planten deze golven zich dan voort? Zoals het water de 'drager' is van de golven op zee, en lucht de drager is van geluidsgolven, net zo moet er een drager zijn van de lichtgolven, dacht men. Die drager kreeg alvast een naam, 'ether' en men ging aan de slag om eigenschappen van die ether op te sporen. Het lukte niet om enige eigenschap als dichtheid of elasticiteit vast te stellen. Bovendien zou de ether reusachtig uitgestrekt moeten zijn - hij moet immers de lichtgolven van de sterren naar ons toe dragen. Ook zou de ether in glas moeten kunnen doordringen, zelfs in onze ogen om daar het licht naar ons netvlies te dragen.

De aarde zou in zijn baan rond de zon door de ether heen vliegen. De aarde draait met een snelheid van 30 km/s rond de zon en er zou dus sprake moeten zijn van een stevige 'etherwind'. En, zo was het idee, de lichtsnelheid met etherwind tegen zou meetbaar kleiner moeten zijn dan gemeten in een richting loodrecht op die wind.

Michelson en Morley slaagden erin de lichtsnelheid met een nauwkeurigheid van 10 km/s te bepalen. Een effect van 30 km/s 'wind tegen' zou de lichtsnelheid dus meetbaar kleiner moeten laten worden. Zij maten echter geen verschil of ze nu in de ene richting, of juist in een richting daar loodrecht op hun metingen verrichten. De lichtsnelheid is een constante, was hun conclusie.

Einstein schafte later het hele begrip ether af. Licht kan zich door vacuüm voortplanten en heeft geen dragende stof nodig. Er bestaat dus ook geen etherwind - licht gaat van noord naar zuid even snel als van west naar oost.

Een vereenvoudigde schematische weergave van het Michelson-Morley experiment staat in figuur 1.8. Een lichtbundel vanuit de bron wordt gesplitst op de half-doorlaatbare spiegel M in twee bundels 1 en 2 die via M₁ respectievelijk M₂ terugkeren naar de spiegel M in de kijker T. Hier veroorzaken de twee bundels een interferentiepatroon als de spiegels M₁ en M₂ net niet loodrecht op elkaar staan. De snelheid van de opstelling t.o.v. de mogelijk aanwezige ether is gegeven door v. De aanwezigheid van een ether zou de relatieve weglengtes die de stralen afleggen en daardoor het interferentiepatroon beïnvloeden. Dit werd niet waargenomen en daarmee was de etherhypothese weerlegd.