以太假说发展的历史过程，从中总结出该假说的基本特征。
其中ε0是真空介电常数，μ0是真空的磁导率。这个“绝对静止系统”就是“以太系统”。其他惯性系中观测者测得的光速，应该是“以太系”中的光速和这个观测者在“以太系”中的速度的矢量和。以太无处不在，没有质量，绝对静止。根据当时的猜想，以太充满了整个宇宙，电磁波可以在其中传播。假设太阳在以太系统中是静止的，由于地球围绕太阳公转，相对于以太的速度为v，如果在地球上测量光速，不同方向测得的值应该是不同的，最大值为c +v，最小值为cv。如果太阳在以太系统中不是静止的，那么在地球上测量不同方向的光速应该是不一样的。菲涅耳用波动理论成功地解释了光的衍射现象，他的理论方法(现在常称为惠更斯-菲涅耳原理)可以正确地计算衍射图样，解释光的直线传播现象。菲涅耳进一步解释了光的双折射，取得了巨大的成功。在1823中，他根据杨关于光波是横波的理论，以及他自己在1818中关于透明物质中乙醚的密度与其折射率的二次方成正比的假设，在一定的边界条件下，推导出了关于反射光和折射光振幅的著名公式，很好地解释了几年前布鲁斯特在实验中测得的结果。菲涅尔对以太的重要理论工作之一，就是推导出光在相对以太参照系运动的透明物体中的速度公式。1818年，为了解释阿拉戈关于星光折射的实验，他提出了透明物质中以太的密度与物质折射率的二次方成正比，他还假设当一个物体相对于以太参照系运动时，只有其内部超出真空的那部分以太受到该物体的驱动(以太部分牵引假说)。利用菲涅耳的理论，很容易得到运动物体中的光速。19世纪中期，为了显示地球相对于以太参照系的运动所造成的影响，以及测量地球相对于以太参照系的速度，进行了一些实验，但都得到了否定的结果。这些实验结果可以用菲涅耳理论来解释。根据菲涅耳运动介质中光速的公式，当实验精度只达到某个数量级时，地球相对于以太参照系的速度就不会在这些实验中表现出来，但当时的实验没有一个达到这个精度。经过杨和菲涅耳的工作，光的波动理论奠定了它在物理学中的地位。随后，以太也在电磁学中获得了地位，这主要归功于法拉第和麦克斯韦的贡献。在法拉第的思想中，功能是逐渐传递的这一观点有着非常坚实的地位。他引入了力线来描述磁效应和电效应。在他看来，力线是现实存在的，空间充满了力线，光和热可能是力线的横向振动。他曾提出用力线代替以太，认为物质的原子可能是聚集在一个点心附近的力线场。在1851中，他写道:“如果我们接受光以太的存在，它可能就是力线的载荷。”但是法拉第的观点并没有被当时的理论物理学家所接受。到19世纪60年代初，麦克斯韦提出了位移电流的概念，进而提出了一组描述电磁场普遍规律的微分方程，后来被称为麦克斯韦方程组。根据麦克斯韦方程组，可以得出电磁场的扰动以波的形式传播，电磁波在空气中的速度为每秒310000公里，与当时已知的光速在空气中的速度一致，在实验误差范围内。麦克斯韦在指出电磁扰动的传播与光的传播相似后写道:“光是产生电磁现象的介质(指以太)的横向振动”。后来，赫兹用实验方法证实了电磁波的存在。光的电磁理论成功地解释了光波的性质，使以太不仅在电磁学中获得了地位，而且电磁以太和光以太是统一的。麦克斯韦还设想用过多的机械运动来解释电磁现象。在他1855的论文中，他把磁感应强度比作以太的速度。后来他接受了唐慕孙的观点，改为磁场做旋转，电场做平移。他认为以太围绕磁力线旋转形成涡旋元，相邻涡旋元之间有一层带电粒子。他还假设当这些粒子偏离其平衡位置，即存在位移时，会对涡元中的物质施加一个力，并引起涡元的变形，这就代表了静电现象。电场和位移有一定的对应关系，这并不是一个全新的想法。唐慕孙曾把电场比作以太的位移。此外，法拉第早前提出，将绝缘物质置于电场中，其中的电荷会发生偏移。麦克斯韦和法拉第的区别在于，他认为不管有没有绝缘物质，只要有电场，就会有以太电荷粒子的位移，位移与电场强度成正比。当带电粒子的位移随时间变化时，就会形成电流，这就是他所说的位移电流。对于麦克斯韦来说，位移电流是实电流，但现在我们知道它只有一部分(极化电流)是实电流。在此期间，建立了其他以太模型，但以太主义也遇到了一些问题。首先，如果光波是横波，那么以太应该是弹性固体介质。那么为什么天体运行没有阻力呢？有人提出了一种解释:乙醚可能是一种像蜡或沥青一样的可塑性物质。它的弹性足以像固体一样以光速振动，但它像流体一样像天体一样缓慢移动。另外，弹性介质中除了横波还应该有纵波，但实验表明没有纵波。如何消除以太的纵波，如何获得导出反射强度公式所需的边界条件，是各种以太模型中长期争论的难题。为了满足光学的需要，人们假设了一些关于以太的超常性质，如1839迈克尔科拉模型和柯西模型。此外，由于不同光频的折射率不同，所以不同频率的牵引系数也不同。这样，每一种频率的光都必须有自己的以太等等。以太的这些看似矛盾的性质超出了人们的理解。在1881 -1884年，阿尔伯特·迈克耳孙和爱德华·莫雷进行了著名的迈克尔逊-莫雷实验，测量地球和以太之间的相对速度。实验结果表明，不同方向的光速没有差别。这实际上证明了光速不变的原理，即真空中的光速在任何参照系中都有相同的值，与参照系的相对速度无关，以太实际上并不存在。后来很多实验都支持了上述结论。以太理论在一段历史时期内深入人心，深刻影响了物理学家的思想。著名物理学家洛伦兹推导出了符合电磁学协变条件的洛伦兹变换公式，但他不能抛弃以太的观点。19的90年代，洛伦茨提出了一个新概念，他把物质的电磁性质归结为与原子相关联的电子的作用。至于物质中的以太，在密度和弹性上与真空中的以太没有区别。他还假设当一个物体运动时，它不会驱动其中的以太运动。但是当物体中的电子随物体运动时，不仅受到电场的作用力，还受到磁场的作用力，而且物体运动时，会有电介质运动电流在其中，所以电磁波在运动物质中的速度与在静止物质中的速度是不同的。在考虑了上述效应后，洛伦兹还推导出了菲涅耳关于运动物质中光速的公式，但是菲涅耳理论遇到的困难(不同频率的光有不同的以太坊)已经不存在了。洛伦兹可以根据束缚电子的受迫振动推导出折射率随频率的变化。洛伦茨的上述理论被称为电子理论，取得了巨大的成功。19年底可以说是以太主义的鼎盛时期。但是在洛伦兹理论中，以太除了电磁振动没有其他的运动和变化，所以几乎退化成了某种抽象的符号。除了作为电磁波的载荷和绝对参照系，它失去了其他一切具体生动的物理属性，这为它的衰落创造了条件。如上所述，为了测量地球相对于以太参照系的运动，实验精度必须达到非常高的数量级。到65438+2009的80年代，迈克尔逊和莫雷做的实验第一次达到了这个精度，但结果仍然是否定的，即地球没有相对于以太运动。从那以后，其他实验也获得了同样的结果，因此以太进一步失去了作为绝对参照系的性质。这一结果使相对论原理得到普遍认可，并扩展到整个物理学领域。在19年末和20世纪初，虽然为拯救以太做了一些努力，但在狭义相对论建立后，它最终被物理学家所抛弃。人们接受的概念是，电磁场本身就是物质的一种形式，场在真空中可以以波的形式传播。量子力学的建立加强了这一观点，因为人们发现物质的原子和组成它们的电子、质子、中子等粒子的运动也具有波的性质。涨落已经成为物质运动的基本属性之一，那种只把波理解为某种介质物质的机械振动的狭隘观点被彻底打破。但是，人的认识是不断发展的。20世纪中期以后，人们逐渐认识到真空不是绝对的，有一个不断波动的过程(虚粒子的产生和随后的湮灭)。这种真空涨落是相互作用场的量子效应。今天，理论物理学家进一步发现，真空具有更复杂的性质。真空态代表的是场的基态，是简并的，实际真空是这些简并态中的特定态。目前在粒子物理中观察到的许多对称性破缺都是由真空的这种特殊“取向”引起的。基于这一观点，弱相互作用和电磁相互作用的统一理论取得了巨大的成功。但爱因斯坦大胆抛弃了以太理论，认为光速不变是基本原理，并以此为基础创立了狭义相对论。虽然后来的事实证明没有以太，但是以太假说还是在我们的生活中留下了痕迹，比如以太。从这个角度来看，虽然机械的以太主义已死，但以太概念的某些精神(没有超距效应，也没有绝对空虚感中的真空)仍然活着，具有强大的生命力。