Представление об эфире, несмотря на все могущество этой теории, потерпело разгромное поражение в результате экспериментов, проведенных с целью проверки другой, не менее классической проблемы, чем «удаленные взаимодействия», а именно: загадки абсолютного движения.
К началу XIX века стало совершенно ясно, что Земля, Солнце, звезды — а фактически и все другие космические объекты — находятся в непрерывном движении. Но где в таком случае располагается точка отсчета, или «точка абсолютного покоя», на которой строятся все классические законы физики Ньютона? Одно из возможных объяснений, выдвинутых самим Ньютоном, состояло в том, что сама «ткань» Вселенной (скажем, тот же эфир) находится в состоянии покоя, и ее можно охарактеризовать как «абсолютное пространство». А если эфир «неподвижен», то с ним можно сопоставить «абсолютное движение» любого объекта.
В 1880-х годах А. Майкельсон разработал блестящую методику для осуществления такого эксперимента. Если Земля и в самом деле движется сквозь неподвижный эфир, решил ученый, то луч света, посланный в направлении ее движения и отраженный обратно, должен пройти этот путь быстрее, чем такой же световой луч, направленный под углом 90 градусов. Для выполнения этого эксперимента Майкельсон изобрел интерферометр, прибор с полупрозрачным зеркалом, через которое часть света проходила насквозь, а другая часть отражалась под прямым углом. Далее оба луча, отраженные от поставленных на их пути зеркал, фиксировались наблюдателем, расположившимся рядом с источником света. Если бы один из этих лучей распространялся немного быстрее, чем другой, то в результате их смещения по фазе в конечной точке должна наблюдаться интерференционная диаграмма. Интерферометр весьма чувствителен к разнице во времени хода лучей — настолько, что способен фиксировать посекундный рост растений и даже диаметр звезд, которые выглядят безразмерными точками в самый мощный телескоп.
Идея Майкельсона заключалась в том, чтобы уловить интерферометром изменения в ходе лучей, по-разному направленных относительно движения Земли, и количественно определить величину этого расхождения.
В 1887 году, с помощью американского химика Э. Морли, Майкельсон разработал и осуществил чрезвычайно чувствительный вариант такого опыта. Установив свой чувствительный интерферометр на поверхности жидкой ртути, где тот плавно и без труда поворачивался в любом направлении, они спроектировали несколько световых лучей, разнонаправленных относительно движения Земли. И не обнаружили практически никакой разницы в их поведении! Интерференционные диаграммы имели абсолютно одинаковый вид независимо от направления лучей и числа проведенных измерений. (Следует заметить, что те же отрицательные результаты дали и недавно проведенные эксперименты — по той же методике, но с более чувствительными детекторами.)
Этот опыт поколебал самое основание классической физики. Либо сам эфир перемещался вместе с Землей, что было лишено всякого смысла, либо никакого эфира просто-напросто не существовало. В любом случае не было никакого «абсолютного движения» или «абсолютного пространства». Таким образом, классическая физика оказалась «голым королем» из сказки. Ньютоновская физика справлялась с миром обычных расстояний и скоростей: движения планет по-прежнему подчинялись законам притяжения, а земные объекты — законам инерции и действия-противодействия. Но оказалось, что классических объяснений недостаточно и существуют явления, неподвластные классическим правилам. Накопившиеся факты — как старые, так и новые — требовали принципиально нового подхода и объяснения.
Эксперимент Майкельсона—Морли можно считать одним из самых важных «неудачных опытов» за всю историю науки и техники. В 1907 году Майкельсон стал первым гражданином США, удостоенным Нобелевской премии по физике.