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どう測っても「光の速さ」が変わらないという大問題
この「時間と空間は固定されている」という信念を揺るがしたのは、光だった。19世紀、物理学者マクスウェルは電場と磁場の法則から、光（電磁波）の速さが既知の物理定数で決まることを示した。ここで世間は「すわっ！」となった。
田口善弘『見えないものを信じる力 物理で世界を読む』（KADOKAWA）
当時、光は「エーテル」という、宇宙を満たす未知の媒質を伝わる波だと信じられていた。だとすれば、動いている列車の速度が、列車と同じ方向に動いていれば遅く見え、逆なら速く見えるのと同じことが、エーテルでも起きるはずだ。
光速をいろいろな方向で測れば、地球がエーテルに対してどちらの方向に運動しているかはわかるはずで、地球がエーテル中で静止していない限り、方向に依存して光速が変化する（観測される速さにバラツキが出る）方向依存性が絶対に現れなくてはならない。
だが、どうやっても光速の方向依存性は観測できず、科学者の間には困惑が広がった。光速に方向依存性がない以上、地球はエーテル中で静止していると考えざるを得ないが、地球は太陽のまわりを公転しているのである。宇宙全体を覆うエーテルが、地球といっしょに太陽のまわりを公転していることなどあり得るだろうか？
「時間と空間が伸び縮みする」ローレンツの大胆すぎる仮説
この難問を解決するために、稀代の理論物理学者ローレンツは「運動する物体では進行方向の長さが縮み、時間の測り方も変わる」という、当時としてはきわめて大胆な考えを導入した。確かに時空がこのような変換を受けると考えると、地球がエーテルに対して静止していると考えなくてすむ。
ここで人類は、「エーテル全体が地球といっしょに動いている」のか、「時空がローレンツの考えた式のとおりに実際に伸びたり縮んだりする」のかという二者択一を迫られた。どちらもあり得なさそうなもののどちらかを、自然法則として受け入れなければならなかったのだ。
