Verso la metà dell'Ottocento i fisici accettavano ormai senza riserva che la luce fosse costituita da onde che si propagano nello spazio circostante una sorgente luminosa (una stella o una candela) allo stesso modo in cui le onde sonore si propagano nell'aria.
Le onde sonore sono vibrazioni di particelle d'aria (o di un altro mezzo materiale elastico) che, comunicandosi alle particelle adiacenti, si propagano con una velocità che dipende solo dalle proprietà fisiche del mezzo. Se non c'è un mezzo materiale non ci sono onde sonore.
Se le onde sonore emesse da una sorgente S ferma rispetto all'aria si propagano nell'aria con una velocità v=340 m/s, un osservatore O fermo rispetto alla sorgente (e rispetto all'aria) rileva la stessa velocità v.
Secondo la meccanica di Newton (come secondo la comune intuizione) un osservatore O' che si avvicini alla sorgente sonora alla velocità V=-60 m/s (rispetto all'aria e negativa perché volta in senso contrario a quello di v) attribuisce alle stesse onde una velocità v+V=400 m/s esattamente come un automobilista che si muove alla velocità di 80 Km/h vede che un altro automobilista che viaggia in direzione contraria alla sua alla velocità di 120 Km/h gli si avvicina alla velocità di 200 Km/h.
Percependo onde sonore a velocità maggiore di quella percepita da O, l'osservatore O' sa di essere in moto rispetto all'aria.
Se valesse una situazione analoga per le onde luminose, si dovrebbe prima di tutto ipotizzare l'esistenza di un mezzo in grado di supportare le onde luminose. L'esistenza di tale mezzo fu appunto ipotizzato dai fisici dell'Ottocento e tale mezzo fu denominato etere.
Se esistesse l'etere si potrebbe stabilire se una sorgente luminosa S è ferma rispetto ad esso e si potrebbe stabilire se un osservatore O' si muove con velocità V rispetto ad esso (e rispetto alla sorgente S).
Allora, se la luce si muove nell'etere con velocità c=300000 Km/s e O' si muove verso la sorgente con una velocità V=-100000 Km/s, per O' la luce avrebbe una velocità c+V=400000 Km/s.
Poiché la luce, secondo la teoria di Maxwell, non è altro che una caso particolare di onda elettromagnetica, effetti analoghi dovrebbero valere per tutte le altre onde elettromagnetiche (onde radio, raggi X, raggi γ, ecc.).
Ma tutte le esperienze tentate per osservare questi effetti (in particolare quelle effettuate dai fisici statunitensi Michelson e Morley) diedero risultati negativi: tutti gli osservatori, qualunque sia la loro velocità, rilevano la stessa velocità per la luce e per le onde elettromagnetiche in generale.
Le conclusioni che Einstein trasse dagli esiti negativi degli esperimenti di Michelson e Morley furono le seguenti: