4.2 光速测量
对光速的测量很早就发生了，伽利略就曾经试图对光速展开测量。如图4-3所示：在一个漆黑的夜里，伽利略和他和助手各持一盏马灯，分别登上了相聚1.6公里的两座山峰，马灯上各安装有一个活动挡板，当伽利略滑动这个挡板时，就可以快速打开或遮挡马灯发出的光线。
伽利略的实验过程如下：自己先把马灯前的挡板去掉并记下此刻的时间，等待马灯的光发射一段时间到达对面的山顶后，在助手看到自己的灯光的一瞬间，立刻也把马灯的挡板撤掉，等对面山顶的灯光发射一段时间后，就会传到伽利略的眼中，此时伽利略可以记下此刻时间，由于光线在两座山峰之间先后传播了两次，因此用两座山峰距离的2倍除以时间差就可以得到光的传播速度。可惜，这个实验的原理虽然没有什么问题，但由于光速实在太快了，用人的手来操作挡板控制光线又太慢了，因此实验在操作层面难以成功。于是，当时的伽利略被迫承认，光的传播似乎并不需要时间，光速也似乎是无穷大的。
然而，后续的天文学的观测却发现，光速不可能是无限大的。1728年，天文学家布拉德利就发现，随着春夏秋冬的季节变换，几乎所有的恒星都在发生有规律的晃动，虽然晃动的幅度非常小，但是仍然可以被清晰的观测到，这就是著名的“光行差现象”。如果说太阳每天的东升西落证明了地球在自转，那么恒星随季节晃动的这一现象就只能证明地球在公转。为了准确的理解这种现象，布拉德利给出了经典的雨滴模型：
如图4-4所示，如果我们静止站立在无风的大雨之中，就会发现雨滴是垂直于水平面降落的。但是，如果我们在雨中行进，就会发现，雨滴是朝向我们的斜后方落下的，因为我们在雨中前进时，会不自觉的以自己的身体作为参照物，既然自己在前进，那么雨滴就会在竖直向下运动的同时附加一个向后的速度，因此就产生了这样的效果。同样，当恒星的光线发射到地球时，由于地球在围绕太阳公转，因此它就会携带我们在恒星的光线里穿行，于是光线的方向也就会发生相应的偏转。
在雨滴下落的过程中，雨滴倾斜的角度完全取决于雨滴下落的速度和我们行进速度的比值。与我们行进的速度相比，雨滴下落速度越慢，雨丝倾斜的角度就越大，相反，雨滴下落的速度越快，雨丝倾斜的角度就越小。而如果雨丝的速度是无限大，那么我们就不会感受到雨丝的倾斜。同理，当地球携带我们在恒星光线中穿行时，光线的倾斜角度完全取决于光速和地球公转速度的比值，如果光速有限，我们就可以发现光线的偏转，反之，如果光速无限，则我们就无法发现光线的偏转。结合光线偏转角度的大小和地球公转的速度，也不难计算出光在真空中传播的速度，经过布拉德利的计算，光速约为30万千米每秒。
进入工业时代以后，由于机械加工精度的提升，更为精密的光学仪器有望设计制造出来，从而使得光速的精密测量成为可能。1849年，法国科学家菲索终于在地面上完成了对光速的测量。如图4-5所示：菲索首先架起一个巨大的齿轮，并通过重力装置让齿轮均匀而高速的旋转，齿轮的后方摆放着一根蜡烛，烛光可以通过齿轮的缝隙照射出去。而在齿轮前方8公里以外装有一面反射镜，当烛光到达反射镜以后，会被重新反射到齿轮所在的位置。在此过程中，光先后经过了16公里的距离，需要花费一些时间，与此同时，齿轮也会旋转过一定的角度，如果齿轮恰好经过了半个齿，则反射回的烛光就会被突出的齿条所挡住，而如果齿轮恰好转过了1个齿，则反射回的烛光就可以再次通过下一个齿缝，从而被后方的望远镜观察到。经过反复测算，菲索发现，光速的确约为30万千米每秒。
与此同时，电磁学的理论研究也取得了重大突破：1873年，麦克斯韦出版了电磁学的奠基之作《电磁通论》。依靠一组世界上最优美的方程组，麦克斯韦预言：随着时间的变化，磁场的变化会产生电场，电场的变化又会产生磁场，当电磁场不断循环反复震荡起来以后，电磁波就会像水波一样传到四面八方。1888年，这个迷一样的电磁波被赫兹的实验所捕捉。由于电磁波在真空中的速度只取决于真空介电常数和磁导律。根据计算，电磁波的速度同样约为30万千米每秒。这样神奇的巧合使得赫兹断言：光是一种电磁波！经过后续大量的实验证实，光的波动理论在科学界达成了共识。
既然光的波动理论已经得到了理论和实验的证实，接下来的事情就是寻找光的传播介质“以太”了，况且光行差现象似乎已经预示着，地球似乎真的就在某种介质中穿行。然而，寻找以太的一系列实验结果却让所有人大跌眼镜！
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