麦克斯韦的理论如此成功，成为人类文明发展的重要基石，奠定了电力工业、电子工业和无线电工业的基础。然而在他的理论中却有两个极大的漏洞——以太和参考系！

先说说以太，根据当时的波动理论，波只能在某种介质中传播，人们把传播电磁波的介质称为以太。以太在古希腊语中的意思是青天或上层大气。17世纪，数学家、物理学家、哲学家笛卡儿最先将以太引入自然科学，并赋予它某种力学性质。后来以太被人们定义为电磁波，也就是光波的传播介质，以太论在19世纪得到了极大的发展。

根据电磁波的性质，人们给出了以太的性质：充满整个空间、透明、非常的硬而又对天体没有阻力、不同频率的光有自己不同的以太……这些相互矛盾的性质实在是超出了人们的理解能力。但当时的科学家们仍然坚信以太的存在，并给出各种模型来解释以太的这些性质。尽管有如此之多的模型，但却没有哪个实验能证明以太的存在，成为以太论最大的缺陷。

说完以太，再谈谈参考系，所有的物理规律都是建立在某一个或某一类参考系中的，对不同的参考系来讲，物理规律的表现形式可能不同。在经典物理学的框架里，有一类比较特殊的参考系——惯性参考系。牛顿认为，宇宙中存在绝对静止的参考系（大概上帝住在那里），所有相对于绝对静止参考系做匀速运动的参考系都称为惯性参考系。惯性参考系之所以重要，是因为任何一个物理规律，在不同的惯性参考系之中的表现形式相同——这称为伽利略相对性原理，是物理学的基本原理之一。伽利略在其相对性原理的基础上，给出了不同惯性参考系之间坐标变换、速度变换的关系，这个关系称为伽利略变换。

既然任何一个物理规律都要遵守伽利略相对性原理，麦克斯韦方程组当然也不能例外。也就是说，在所有的惯性参考系中，麦克斯韦方程组的形式不变，方程组的形式不变，解的形式自然也不变，于是问题出现了。前面讲了，理论上可以从麦克斯韦方程组直接推导出光速的大小，既然在不同的惯性参考系中，麦克斯韦方程组的形式不变，那么光速的大小一定也不变。但是，伽利略变换却告诉我们，任何物体的速度，在不同的惯性参考系中都是不一样的，是与惯性参考系的速度相关的！那么在不同的惯性参考系中，光速到底是一样，还是不一样呢？限于条件，当时对这个问题并不能给出实验验证，但从同一个原理出发，却得到如此矛盾的结果，却是谁也没想到的。

为了解决这一矛盾，以洛仑兹为代表的物理学家们抛弃了伽利略相对性原理，他们认为，麦克斯韦方程组只对绝对静止参考系成立，而不遵守伽利略相对性原理。也就是说，在不同的惯性参考系中，麦克斯韦方程组的形式将发生变化。这一理论被当时大部分物理学家所接受。

这一理论同时带来了一个寻找绝对静止参考系的可能。就像相信上帝的存在一样，人们一直相信绝对静止参考系的存在，尽管没有任何实验能证明它的存在，但新的理论给了我们证明它存在的可能。由于麦克斯韦方程组只对绝对静止参考系成立，那么我们就可以知道在绝对静止参考系中的光速的大小，只要我们测量出地球上任一点的光速，我们就可以推导出该点相对于绝对静止参考系的速度。由此，我们可以找到绝对静止参考系。另外，由于在当时普遍认为以太相对于绝对静止参考系静止，所以不少书上也把寻找绝对静止参考系叫做寻找以太。

当时有不少实验物理学家设计了精密的实验来测量绝对静止参考系，这其中最著名的就是迈克耳孙-莫雷实验。