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光既然是波，就应该有一个载体，正如水波的载体是水，声波的载体是空气或其他介质一样。当时的学术界认为，光的载体是古希腊哲学家亚里士多德提出的以太。亚里士多德提出地心说，认为地球是宇宙的中心。太阳、月亮和行星等天体都镶在一个个透明的天球上，例如月亮镶在月亮天上，太阳镶在太阳天上，金星镶在金星天上……所有天球都围绕着地球转。离地球最近的天球是月亮天，月亮就镶在月亮天上。亚里士多德认为，宇宙分为两个世界，月亮天以下的“月下世界”和月亮天以上的“月上世界”。他认为月下世界的万物都是由土、水、火、气4种元素组成的，这些物质是不高级的、变化的，可以腐朽、灭亡的。月上世界则是高级的、不变的、永恒的，充满轻而透明的以太。
19世纪的科学家虽然不相信地心说，但继承了亚里士多德的以太观念，认为宇宙中充满了以太。这些以太不仅轻而透明，而且弹性极好，遥远恒星的光，正是作为以太的波动传到我们的眼睛来的。
既然光是以太的弹性振动，那么以太相对于地球运动吗？由于地球不是宇宙的中心，以太不可能相对地球静止，如果以太相对于地球静止，地球参考系岂不成了宇宙中最优越的参考系？因此，“以太相对于地球静止”的想法是与哥白尼学说相违背的。当时的科学家已经认识到，不仅地球不是宇宙的中心，太阳也不是宇宙的中心，恒星都是遥远的太阳，因此以太也不可能相对太阳静止。那么以太相对于什么东西静止呢？大家想到了牛顿所说的“绝对空间”。比较自然的想法是，以太相对于绝对空间静止。如果以太相对于绝对空间静止，那么在绝对空间中运动的地球，就应该在以太中穿行，也就是说，地球应该相对以太运动。天文学上观察到的光行差现象，也支持地球相对于以太有运动的观点。
我们现在来解释什么是光行差现象。先让我们打一个比方：在不刮风的下雨天，雨滴会穿过空气垂直下落。这时一个静止的人为了避免雨淋，应该垂直打伞。但如果他奔跑，则应该斜着打伞，把伞指向运动的方向，这样他才不会被雨淋到（图1）。
同样，如果一个人在不刮风的雨天接雨水，他的桶应该垂直放置。如果他奔跑，为了让雨滴落入桶中，他应该把桶斜放，斜的方向指向桶运动的方向。遥远恒星射来的光，穿过以太飞来，就像在空气中下落的雨滴一样。空气好比是以太，光好比是雨滴，地球上的望远镜就好比接水的水桶。如果地球相对于以太静止，望远镜对准远处的恒星，不用调整方向，就可以一直接收到恒星射来的光。但天文学家发现，情况不是这样。要想一直观测某颗恒星，必须一年四季不断调整望远镜的指向，这就是光行差现象。
天文学家认为，这是由于地球绕日运动，从而在以太中穿行造成的。由于地球运动，望远镜不能直接指向所观察的恒星，而必须有一个指向地球运动方向的倾角，恒星射来的光才能恰好穿过望远镜筒，抵达观察者的眼睛。
光行差现象支持地球相对于以太运动的观点。一些物理学家很想知道地球相对于以太的速度究竟是多少。由于以太相对于绝对空间静止，知道了地球相对于以太的速度，也就知道了地球相对于绝对空间的速度，因此这是十分有意义的事情。
为了测量地球相对于以太的速度（即通常所说的以太漂移速度），美国物理学家迈克耳孙设计了更为精确的实验。
迈克耳孙年轻时曾到德国留学，当时欧洲的科学技术比美国领先。迈克耳孙在德国接触到当时世界上最好的光学仪器和光学技术，研制创造了以他的名字命名的干涉仪——迈克耳孙干涉仪，一直到今天都在科学研究中广泛使用。
回到美国后，迈克耳孙想用自己从德国学来的先进光学知识和光学技术，以及自己设计的干涉仪来测量以太相对于地球的漂移速度。
他把干涉仪安装在平滑的大石板上，让石板漂浮在水银上，以求仪器装置平稳而且易于移动、转动。
迈克耳孙设计的思路是这样的（图2）。图中A是光源，D为半透明半反射的玻璃片，M1和M2为2个反射镜。DM1与DM2两臂等长，均为l0，T为观测镜筒的位置。光源A射出的光在D处分为2束，一束穿过半透玻片D到达反射镜M1，反射回来后，又在D处被反射到达观测镜筒T。另一束被半透玻片D反射，到达M2，被M2反射回来再穿过D到达观测镜筒T。图中c是真空中的光速，v为以太漂移速度，也即以太相对于地球的运动速度。图中画出了以太相对于地球漂移的方向。
为了让读者更直观地理解迈克耳孙实验，我们来打一个比方。图3是一个人在河中游泳的示意图。河水以速度v向右运动，河宽AB为l0。一个人从A出发，向下游以速度u（相对于河水）游l0距离，到达C点，再以同样的速度u游回A点。再让同一个人以速度u游向对岸B点，然后返回。但要注意，由于河水一直向下游流动，横渡者游泳的方向不能与河岸垂直，而必须向上游方向偏一个角度，否则他就会被河水冲下去，不可能垂直到达B点。这样，他横渡时的渡河速度u’将小于他相对于水的游泳速度u。
游泳的人就像干涉仪中的光，水就像以太。迈克耳孙把干涉仪的DM1臂指向以太漂移方向，也即地球在以太中穿行的反方向。这时DM2臂与以太漂移方向垂直。光在以太中的运动速度为c。那么，沿臂DM1运动再反射回到D的光所需的时间，相应于游泳者向下游游动再返回的时间。沿DM2运动再反射回D的光所需的时间，相应于游泳者渡河再返回的时间。所以，这2束光的时间差为：
显然，沿着光路DM1运动的光（即沿以太漂移方向往返的光），比沿光路DM2运动的光（即与以太漂移方向垂直往返的光），所需的时间要长一点。由于2束光有时间差，所以观测者会看到干涉条纹。
迈克耳孙等人把这一实验做得十分精细。从观测精度来看，只要以太相对于地球的运动速度v不等于零，他们就应该观测到比较明显的干涉条纹移动，但他们始终没有观测到这一移动。这就是说，这一精确的光学实验，没有观测到以太相对于地球的漂移运动。此结果与光行差实验矛盾，而光行差现象是被大量天文观测确认的，以太应该相对于地球有漂移。这是怎么回事呢？这就是开尔文所说的第二朵乌云。
19世纪的科学家虽然不相信地心说，但继承了亚里士多德的以太观念，认为宇宙中充满了以太。这些以太不仅轻而透明，而且弹性极好，遥远恒星的光，正是作为以太的波动传到我们的眼睛来的。
既然光是以太的弹性振动，那么以太相对于地球运动吗？由于地球不是宇宙的中心，以太不可能相对地球静止，如果以太相对于地球静止，地球参考系岂不成了宇宙中最优越的参考系？因此，“以太相对于地球静止”的想法是与哥白尼学说相违背的。当时的科学家已经认识到，不仅地球不是宇宙的中心，太阳也不是宇宙的中心，恒星都是遥远的太阳，因此以太也不可能相对太阳静止。那么以太相对于什么东西静止呢？大家想到了牛顿所说的“绝对空间”。比较自然的想法是，以太相对于绝对空间静止。如果以太相对于绝对空间静止，那么在绝对空间中运动的地球，就应该在以太中穿行，也就是说，地球应该相对以太运动。天文学上观察到的光行差现象，也支持地球相对于以太有运动的观点。
我们现在来解释什么是光行差现象。先让我们打一个比方：在不刮风的下雨天，雨滴会穿过空气垂直下落。这时一个静止的人为了避免雨淋，应该垂直打伞。但如果他奔跑，则应该斜着打伞，把伞指向运动的方向，这样他才不会被雨淋到（图1）。
同样，如果一个人在不刮风的雨天接雨水，他的桶应该垂直放置。如果他奔跑，为了让雨滴落入桶中，他应该把桶斜放，斜的方向指向桶运动的方向。遥远恒星射来的光，穿过以太飞来，就像在空气中下落的雨滴一样。空气好比是以太，光好比是雨滴，地球上的望远镜就好比接水的水桶。如果地球相对于以太静止，望远镜对准远处的恒星，不用调整方向，就可以一直接收到恒星射来的光。但天文学家发现，情况不是这样。要想一直观测某颗恒星，必须一年四季不断调整望远镜的指向，这就是光行差现象。
天文学家认为，这是由于地球绕日运动，从而在以太中穿行造成的。由于地球运动，望远镜不能直接指向所观察的恒星，而必须有一个指向地球运动方向的倾角，恒星射来的光才能恰好穿过望远镜筒，抵达观察者的眼睛。
光行差现象支持地球相对于以太运动的观点。一些物理学家很想知道地球相对于以太的速度究竟是多少。由于以太相对于绝对空间静止，知道了地球相对于以太的速度，也就知道了地球相对于绝对空间的速度，因此这是十分有意义的事情。
为了测量地球相对于以太的速度（即通常所说的以太漂移速度），美国物理学家迈克耳孙设计了更为精确的实验。
迈克耳孙年轻时曾到德国留学，当时欧洲的科学技术比美国领先。迈克耳孙在德国接触到当时世界上最好的光学仪器和光学技术，研制创造了以他的名字命名的干涉仪——迈克耳孙干涉仪，一直到今天都在科学研究中广泛使用。
回到美国后，迈克耳孙想用自己从德国学来的先进光学知识和光学技术，以及自己设计的干涉仪来测量以太相对于地球的漂移速度。
他把干涉仪安装在平滑的大石板上，让石板漂浮在水银上，以求仪器装置平稳而且易于移动、转动。
迈克耳孙设计的思路是这样的（图2）。图中A是光源，D为半透明半反射的玻璃片，M1和M2为2个反射镜。DM1与DM2两臂等长，均为l0，T为观测镜筒的位置。光源A射出的光在D处分为2束，一束穿过半透玻片D到达反射镜M1，反射回来后，又在D处被反射到达观测镜筒T。另一束被半透玻片D反射，到达M2，被M2反射回来再穿过D到达观测镜筒T。图中c是真空中的光速，v为以太漂移速度，也即以太相对于地球的运动速度。图中画出了以太相对于地球漂移的方向。
为了让读者更直观地理解迈克耳孙实验，我们来打一个比方。图3是一个人在河中游泳的示意图。河水以速度v向右运动，河宽AB为l0。一个人从A出发，向下游以速度u（相对于河水）游l0距离，到达C点，再以同样的速度u游回A点。再让同一个人以速度u游向对岸B点，然后返回。但要注意，由于河水一直向下游流动，横渡者游泳的方向不能与河岸垂直，而必须向上游方向偏一个角度，否则他就会被河水冲下去，不可能垂直到达B点。这样，他横渡时的渡河速度u’将小于他相对于水的游泳速度u。
游泳的人就像干涉仪中的光，水就像以太。迈克耳孙把干涉仪的DM1臂指向以太漂移方向，也即地球在以太中穿行的反方向。这时DM2臂与以太漂移方向垂直。光在以太中的运动速度为c。那么，沿臂DM1运动再反射回到D的光所需的时间，相应于游泳者向下游游动再返回的时间。沿DM2运动再反射回D的光所需的时间，相应于游泳者渡河再返回的时间。所以，这2束光的时间差为：
显然，沿着光路DM1运动的光（即沿以太漂移方向往返的光），比沿光路DM2运动的光（即与以太漂移方向垂直往返的光），所需的时间要长一点。由于2束光有时间差，所以观测者会看到干涉条纹。
迈克耳孙等人把这一实验做得十分精细。从观测精度来看，只要以太相对于地球的运动速度v不等于零，他们就应该观测到比较明显的干涉条纹移动，但他们始终没有观测到这一移动。这就是说，这一精确的光学实验，没有观测到以太相对于地球的漂移运动。此结果与光行差实验矛盾，而光行差现象是被大量天文观测确认的，以太应该相对于地球有漂移。这是怎么回事呢？这就是开尔文所说的第二朵乌云。