纵波与横波时间差（光是横波还是纵波）

我们在前面考察过的一切光学现象都是支持波动说的。

光会弯曲而绕过小的障碍物以及对折射的解释就是支持它的有力论证。如果以机械观作为指导思想，那么还需个问题，就是怎样来决定以太的力学性质。要解答这个问题，必须先知道以太中的光波是纵波还是横波。换句话说，光是象声一样传播的吗？光波是由于介质密度的变化，而使得粒子向波传播的方向作振动的吗？还是以太是一种弹性的胶质物那样的介质因而只能产生横波，并且它的粒子的运动方向跟波本身传播的方向是垂直的呢？

在解决这个问题之前，我们试决定哪一个答案比较好些。很明显，若光波是纵波，那真是再好不过了。因为在这个情况下来设计一种力学的以太便简单得多了。以太的图景大概跟解释声波传播的气体的力学图景相似，要构成能传播横波的以太的图景就困难多了。要想象一种胶质物作为一种由粒子组成的介质，由它来传播横波，这不是一件容易的工作。惠更斯相信以太会是“气状”的而不是“胶状”的。但是自然界毫不理会我们给它的限制。在这件事情上，自然界会宽容物理学家力图用机械观去了解所有的现象吗？要回答这个问题，我们必须讨论几个新的实验。

我们只详细讨论许多实验中的一个，这个实验能够提供晶体片来改变它的位置。但转动时所绕的轴的位置必须是固定不变的，这样上面这句话才有意义。我们以入射光所定出的线为轴。这就是说，我们移动了一个晶体片上所有的点的位置，只有轴上的点的位置不变。一件奇怪的事发生了！光愈来愈弱，最后完全消失。假如继续转动，它又会再现出来，而等到回到最初的位置时，又重新恢复最初的景象。

我们用不着详细描述这个实验及其他类似的实验就可以提出下面的问题：如果光波是纵波，能够解释这些现象吗？在纵波的情况下，以太的粒子必须和光束一样沿轴运动。如果晶体转动，沿轴线的点并不发生变化。轴上的点没有运动，只有在其附近发生很小的位移而已。因此对于纵波来说，决不可能发生光消失和显现的明显变化。这个现象以及诸如此类的现象，只有假定光波不是纵波而是横波才能解释！换句话说，我们必须假定“胶状”的以太。

这是很令人遗憾的，我们如果企图用力学来描述太，那么必须作面临极大困唯的准备。