以太（英语：Aether，Ether）原本是古希腊哲学家亚里士多德所设想的一种物质，物质现象界的万物生存在其内，是除了水、火、气、土四大基本元素之外的第五元素。以太的概念在多种理论中被用来解释几种自然现象，例如光和重力的传播。19世纪末，物理学家假设以太渗透到空间中，提供了光可以在真空中传播的介质，但在迈克尔逊-莫雷实验中并没有发现这种介质存在的证据，这一结果表明，可能不存在发光的以太。
17世纪时，开普勒用以太说明 太阳 怎样使 行星 运行不息， 吉尔伯特环形山 用它去解释磁力吸引，哈维认为以太是把太阳热力传给生物心脏与血液的媒介。以后， 艾萨克·牛顿 和 克里斯蒂安·惠更斯 都用以太解释光的传导。19世纪60年代英国物理学家 詹姆斯·麦克斯韦 认为以太是一种无所不在的传导光和电的介质（ 电磁场 ）。20世纪初， 阿尔伯特·爱因斯坦 建立起 相对论 理论，以太假说至此没落。
词源
以太（Ether、Aether），又名 阿卡夏 （Akashic），古希腊人以其泛指青天或上层大气。“以太”这一概念在 古希腊哲学 中即已出现，名称来自于象征永恒时间的“永远”（aithera）、“在奔跑”（aei）等词。古希腊哲学家泰利斯（Thales，又译： 泰勒斯 ）认为以太是空气的蒸发”； 毕达哥拉斯 斯学派认为，气是一种冷的以太；古希腊哲学家 亚里士多德 认为，物质元素除了水、火、气、土之外，还有一种第五元素，即：天空上层的以太。在西方近代 自然科学 发展中，“以太”重新被人们作为一种假设的物质提出来，用以解释某些自然现象。近代时期， 荷兰 物理学家 克里斯蒂安·惠更斯 和 英国 物理学家 罗伯特·胡克 提倡光的波动说，以太被定义为光波传播的媒介，这时期的以太便称为“发光以太”或“光以太”。
历史
古代时期
以太是一个历史上的名词，它的涵义随历史的发展而发展，其内涵随物理学发展而演变。“以太”一词是英文 Ether 或Aether的音译。古希腊人以其泛指青天或上层大气。古希腊哲学家泰利斯（Thales，又译： 泰勒斯 ）认为以太是空气的蒸发”； 毕达哥拉斯 斯学派认为，气是一种冷的以太；在 亚里士多德 看来，物质元素除了水、火、气、土之外，还有一种居于天空上层的以太。亚里士多德认为，以太名称来自于“永远”（aithera）、“在奔跑”（aei），这种元素是除了水、火、土、气之外的原初物质，在最高的地点。
近代时期
17世纪
17世纪是以太学说盛行的重要历史时期，这时期的以太便称为“发光以太”或“光以太”。17世纪的 勒内·笛卡尔 是一个对科学思想的发展有重大影响的 哲学家 。他将以太引入物理学，并据此建立了以太旋涡说，以此解释 太阳系 内各 行星 的运动。在笛卡尔看来，物体之间的所有作用力都必须通过某种中间媒介物质——以太来传递，笛卡尔相信空间不可能是一无所有的，它被以太这种媒介物质所充满。
荷兰人 惠更斯 和英国人 罗伯特·胡克 提倡光的波动说，该学说假定空间具有无所不在的以太，以此作为波动媒介。关于光的运动，惠更斯认为，所有“液态”发光物质的表面都由微粒组成，而这些微粒的震动会产生对以太物质的撞击效应，从而引起光的运动。在当时，惠更斯也强调以太与空气的区别，他指出，能够传播声音的介质并不能够传播光。牛顿虽然在光学上提倡 射流 说（微粒说），但他也借助以太的稀疏和压缩来解释光反射和折射，甚至假想以太是造成 引力 作用的可能原因，例如牛顿认为，以太通常会附着在物质上并产生密度不等的以太层；牛顿进一步认为，在光通过小刀边缘的“折射”现象中，密度不等的以太起了重要作用。
18世纪
18世纪，以太理论没落，超距观点占了主导地位。1713年，以太理论的反对者，物理学家科茨为牛顿的著作《 自然哲学的数学原理 》第二版作序，该序言以大量文字攻击 勒内·笛卡尔 的 涡旋 以太论。该序文中虽然没有引用“ 超距作用 ”一词，但他在抨击以太论的同时认为 宇宙 中存在真空，这一观点无形中让人们以为牛顿的 引力 定律是倡导超距作用的。超距和近距两种对立观点在18世纪初争论激烈。甚至于出现了这样的情形：法国笛卡儿主义者在反对超距作用的同时，也否认引力的平方反比定律；牛顿追随者为捍卫牛顿的学说，又反对包括以太在内的全部笛卡儿观点。由于引力定律在说明 太阳系 内的星体运动获得极大成功，而对于以太的探索却未有任何实际结果，超距作用观点因而占据有利地位。光的波动说也被放弃了，微粒说得到广泛的承认。
19世纪
19世纪，以太论获得复兴和发展，首先是从光学开始的，这主要是物理学家托马斯·杨和 菲涅尔 工作的结果。托马斯·杨和 菲涅尔 等科学家用光的波动学说成功解释了光的干涉、 衍射 、偏振等现象，并在实验的启示下提出光波为 横波 的新观点。
1810年，物理学家阿拉果（Arago）试图通过测量来观测 地球 相对于以太的运动，结果却对以太学说造成了冲击 。1818年，菲涅尔为了解释阿拉果关于星光折射行为的实验，在 托马斯·杨 的想法基础上提出部分拖曳的以太学说，该学说认为：透明物质中以太的密度与该物质的 折射率 二次方成正比，当一个物体相对以太参照系运动时，物体内部的以太只是超过空的那一部分被物体带动。由此即可得出物体中以太的平均速度为（1-1/n²）v ，其中 v为物体的速度，（1-1/n²）系数 称为菲涅尔系数。菲涅尔部分拖曳以太论认为，在以太参照系中，运动物体内光的速度为u＝c/n +（1-1/n²）vcos θ， 其中 θ为u与v之间的夹角。上式称为 菲涅尔 运动媒介 光速 公式它为以后的斐索实验所证实。19世纪曾进行了一些实验以求显示 地球 相对以太参照系运动所引起的效应，并由此测定地球相对以太参照系的速度υ，但都得出否定的结果，然而，这些实验结果可从上述菲涅尔理论得到解释。1846年， 乔治·斯托克斯 也得到了物体在以太中的运动公式:(1-1/μ²)v，形式与菲涅尔部分拖曳以太学说相同，但解释不同，斯托克斯认为地球中的以太并非被部分拖拽，而是共同运动。
在空气中，以太被大多数物理学家看作是静止的。1825年前后， 英国 物理学家托马斯·杨和 法国 物理学家 奥古斯丁·菲涅耳 提出了光的波动说理论，该理论通过波动说成功地解释了光的干涉、 衍射 、 双折射 、偏振、直线传播等现象。由于光的波动说需要假设光的媒介以太的存在，因此，19世纪大多数物理学家相信以太的存在。
随着光波动学说的进展，以太及其力学性质的假设给物理学带来一定困扰。因为托马斯·杨和菲涅尔假定光是 横波 ，这就必然要求有一种弹性固体的以太。但是，它的存在又如何对 天体 的运动毫无阻碍呢， 英国 斯托克斯 和 开尔文 又提出，以太就像鞋匠的擦线蜡。它既可能发生振动（如激烈打击之下），又塑性地允许重物穿过它缓慢运动。不同颜色的光有不同的频率，当它们穿过透明体时 折射率 也不同，于是， 奥古斯丁·菲涅耳 和菲索的拖曳系数也不同。这样，有多少种频率的光在透明体内就会有多少种不同的以太。纵使如此，以太的观念毕竟助波动说获得了成功。其后，以太在 电磁学 中也获得了地位。这主要是由于 法拉第 和 麦克斯韦 的贡献。
1831年， 迈克尔·法拉第 关于 电磁感应 实验的成功，促使他建立了电磁 力线 的概念，并以此概念解释电、磁及其彼此感应的作用，后来，他又提出了 电场 、 磁场 和力线场的概念，放弃以太观念，但其间他也曾怀疑光以太是否为力线的 荷载 物。
19世纪60年代，麦克斯韦提出 位移电流 的概念，通过借助以太概念，把法拉第的电磁力线表述为一组数学方程式，即著名的 麦克斯韦方程组 。在导出麦克斯韦方程组时， 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 曾提出，磁感应强度就是以太速度；以太绕磁力线转动形成带电涡元；甚至将他的位移电流概念从 绝缘体 推广到以太范围。人们将 麦克斯韦 的以太称为电磁以太。从麦克斯韦方程组中可以导出，电磁扰动的传播速度与已知的 光速 在实验误差范围内是一致的。因此，麦克斯韦在指出电磁扰动的传播与光传播的相似之后，进一步认为，光就是产生电磁现象的媒质（以太）的横振动，在他看来，传播电磁与传播光只不过是同一种介质而已。光的电磁理论成功地解释了光波的性质，以太不仅在 电磁学 中取得了地位， 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 在统一光和电磁现象的同时也统一了发光以太和电磁以太。1888年， 赫兹 以实验证明电磁扰动的传播及其速度，也即发现 电磁波 的真实存在。这个事实曾一度被人们理解为证实以太存在的决定性实验。
尽管 麦克斯韦 在电磁理论上取得了很大进展，但他和 赫兹 等人试图将电磁理论推广到运动物质上并未成功，因为这理论的一个难题是物质本身并不会 衰变 为以太。
当 麦克斯韦 试图用力学以太模型解释“场论”，当人们深入思考 麦克斯韦方程组 时，问题还是出现了。人们不知道由麦克斯韦方程组推出的光波与电磁波的常定传播速度，究竟是相对于哪一个参考系而言的。从 麦克斯韦 的电磁理论看，以太是测定 光速 的绝对参考系。整个麦克斯韦方程组只对于绝对静止的以太参考系才是成立的。事实上，以太在这里成了牛顿力学中 物化 了的绝对空间。那么，以太的绝对运动问题以及以太会否随 地球 运动而漂移问题仍然有待解答。
19世纪，寻找以太有两个著名的实验，但这两个著名的实验却宣告失败：一、1859年斐索进行的流水实验，目的是考察介质的运动对在其中传播的光速有何种影响，从而判断以太是否被拖曳；二、1887年迈克尔孙与 莫雷 做的光波干涉实验，目的是探测 地球 相对于以太的速度。这两个实验的零结果表明它们从人们期待的角度来看是失败的，但这些实验证明了以太是不存在的。根据这些实验，后来的一些人认为，以太概念对于电磁场理论而言是多余的，是毫无意义的存在，没有以太这一概念是可以接受的。实验后剩下的问题是如何理解或处理（真空中） 光速 不变的这一现象。
1887年， 阿尔伯特·迈克尔逊 和莫雷通过其制作的 干涉仪 来测量以太相对 地球 的速度，结果并未发现任何以太 漂移 。迈克耳孙将其干涉仪的一臂平行于 地球 运转方向，另一臂指向垂直方向。沿平行臂的光束的往返时间应该比沿垂直臂往返的时间长，可是迈克耳孙发现，二者运动时间没有差别。迈克尔孙和莫雷的干涉仪灵敏度足以探测到地球相对于5 米每秒 以太的速度，而实验的否定结果表明，以太相对地球的速度非常小，几乎可以忽略。当 太阳系 中的以太静止时，地球相对于以太的速度应该是30千米每秒，即地球的轨道速度。因此，迈克耳孙实验的否定结果与以太理论完全矛盾。实验结果显示，不同方向上的 光速 没有差异。这实际上证明了 光速不变原理 ，即真空中光速在任何参考系下具有相同的数值，与参考系的相对速度无关，以太其实并不存在。此后其他一些实验也得到同样的结果。于是以太进一步失去了它作为绝对参考系的特质。这一结果使得 相对性原理 得到普遍承认，并被推广到整个物理学领域。这个结果被称为19-20世纪物理学天空上的第一朵乌云。突破以太观念与实验不合的一个办法就是放弃以太。当时，它作为可供思考的假想物质的功用已经发挥到了极点。
19世纪90年代, 亨德里克·洛伦兹 提出了 电子 的概念。他将物质的电磁性质归纳为物质中同 原子 相关的 电子效应 ，物质中的以太则同真空中以太在密度和弹性方面并无区别。洛伦兹还假定，以太不参与任何运动，是处于绝对静止的状态。但是，由于物体中的电子随物体运动时，不仅要受到 电场 的作用力，还要受到 磁场 的作用力。在考虑了上述效应后，他同样推出了 菲涅耳 关于运动物质中的 光速 公式。而菲涅耳理论所遇到的困难（不同频率的光有不同的以太）现已不存在。 亨德里克·洛伦兹 根据束缚电子的强迫振动并推出 折射率 随频率的变化。 亨德里克·洛伦兹 的上述理论被称为电子论，它获得了很大的成功。这样，在19世纪结束之前，所有的物理似乎简化为以太的物理。
在洛伦兹以太理论中，运动物体长度会发生变化，洛伦兹使用如下长度收缩公式(2.1)来表示物体在运动方向的变化，（L0是相对洛伦兹以太静止时的物体长度）
洛伦兹 长度公式（2.1）提出后，能够解释迈克尔逊-莫雷以太实验的l零结果，但是在解释其它的以太实验中又出现了新的困难。在 亨德里克·洛伦兹 理论中，以太除了 荷载 电磁振动之外，不再有任何其他的运动和变化。这样它几乎已退化为某种抽象的标志。除了作为 电磁波 的荷载物和绝对参考系，它已失去了所有其他具体生动的 物理性质 ，这又为它的衰落创造了条件。
20世纪
在1905年，爱因斯坦在《论动体的电动力学》一文的前言中指出“‘光以太’的引用将被证明是多余的”，并大胆抛弃了以太说，认为光速不变是基本的原理，以此为出发点之一创立了 狭义相对论 。在1920年以前，爱因斯坦认为，以太显示其本身就是绝对静止这一毫无意义概念的化身。这暗示了以太存在并没有必要。
相关学说
19世纪，人们认为光和 机械波 类似，其传播也需要有介质，即：以太。当 赫兹 证明光是 电磁波 后，光以太观念和电磁以太统一起来了.光波需要借助于以太传播，在绝对静止以太中真空的 光速 等于c.若在以太中浸入某个相对于以太绝对静止的介质，则在其中光速等于c/n(n是介质的 折射率 ).于是绝对静止的以太就充当了特殊 惯性 系的角色。实际上， 地球 上的测量仪器总是处于地球的大气层介质之内，在测量光速探索以太之前，应该回答相对于以太运动的介质中的光速的具体数值，这就牵涉运动介质和以太之间的关系。在19世纪曾经提出过三种假说，即：运动介质完全不拖曳说、运动介质完全拖曳说、运动介质部分拖曳说。
完全不拖曳说
完全不拖曳说认为，当物体运动时，运动的物体完全不拖动以太，以太永远绝对静止。假定运动物体速度为v，真空中光在静止以太中的速度为：c；光在静止 坐标系 下介质中的传播速度为：c/n，n是 折射率 。当运动介质相对静止以太向右运动时，光在运动坐标系下介质中的速度为：c/n-v.
完全拖曳说
以太完全拖曳说认为，当物体运动时，运动物体完全拖拽以太。假定运动物体速度为v，真空中，光在运动坐标系以太中的速度为c；光在运动坐标系下介质中的速度为：c/n，光在静止坐标系介质中的速度为c/n+v. 。1846年，继 菲涅尔 后， 乔治·斯托克斯 也得到了物体在以太中的运动公式:(1-1/μ²)v，当折射率n＝1时，形式与菲涅尔部分拖曳以太学说相同，但解释不同，斯托克斯认为，以太可以视为一种完全不可压缩的 流体 ，靠近地球表面以太与地球共同运动。
部分拖曳说
以太部分拖曳说以菲涅尔为代表，菲涅尔部分拖曳说认为，当物体运动时，运动的物体部分拖拽以太，拖曳系数用α表示，运动物体速度为v。在静止 坐标系 下，光在介质中的运动速度为：c/n+αv，在运动坐标系下介质中的 光速 为c/n+αv-v或者c/n-(1-α)v。部分拖曳说一度取得了很大的成功，但是到了1887年，迈克尔逊-莫雷实验（Michelson-Morley Experiment）的零结果使得 菲涅尔 以太部分拖曳说被抛弃。
支持观点
以太与光
1679年， 艾萨克·牛顿 在给 英国 著名化学家 罗伯特·波义耳 的信中提出了自己的以太观念，牛顿认为，以太通常会附着在物质上并产生密度不等的以太层，据此他进一步强调，在光通过小刀边缘的折射现象中，这些密度不等的以太起到了重要的作用。
17世纪， 惠更斯 认为，光的运动与以太有关；他指出，火焰、 太阳 、星星的外表由某种微粒构成，这种微粒通过快速震动更小的以太微粒来引起光的运动。惠更斯在其《论光》中也展示出了以太这种物质的特性，当时已经知道了能够传播声音的空气并不能传播光，因此，惠更斯认为，以太与空气并不是同一物质。
以太与引力
1920年， 阿尔伯特·爱因斯坦 在 莱顿大学 做了一个《以太和相对论》的报告，试图调和相对论和以太论。他在报告中指出， 狭义相对论 虽然不需要以太的概念，但是并未否定以太，而根据 广义相对论 ，空间具有 物理性质 ，在这个意义上，以太是存在的。他甚至说，根据广义相对论，没有以太的空间是无法想像的。爱因斯坦所说的“以太”其实是广义相对论中的度规场。
1951年， 保罗·狄拉克 (Paul Dirac)等人曾提出，在现代物理学中，量子真空（Quantum Vacuum）可能相当于以太粒子。
1959年， 莫里斯 （Maurice Allais）提出了一个以太假说，预测“以太风”的“风速”约为8km/s，远低于19世纪科学家所支持的30km/s的标准值，与迈克尔逊-莫雷以太实验、戴顿·米勒(Dayton C. Miller)的以太研究实验相一致 。尽管该主张需要另一种新的 引力 理论，但他的假设在主流科学家中并没有得到支持 。此外，1998年，物理学家艾伦·罗斯沃夫（Allen Rothwarf）在《 Physics Essays 》中发表了自己的以太模型，但该理论的前景并不明确。
2007年，学者R.A. Konoplya等人发展了一套 阿尔伯特·爱因斯坦 以太理论（Einstein-Aether Theory），在 广义相对论 中引入了以太概念，该理论声称，当局部 亨德里克·洛伦兹 对称被打破时，该理论可以取代广义相对论。然而，该理论正确与否仍然有待进一步检验。
反对观点
否定传统以太说的三个主要观点
第一点：
以太存在难以想象。根据当时的以太学说：以太是一种刚性的粒子，十分地坚硬，比最硬的物质 金刚石 还要硬上不知多少倍。同时又是如此稀薄，以致物质在穿过它们时几乎完全不受到任何阻力，就像风穿过一小片丛林。然而事实是从来就没有任何人能够看到或者摸到这种以太，也没有实验测定到它的存在。星光穿越几亿亿公里的以太来到 地球 ，然而这些坚硬无比的以太却不能阻挡任何一颗 行星 或者 彗星 的运动，哪怕是最微小的灰尘也不行。因此许多科学家怀疑以太的存在。不过以现在的观点看来也不算什么，现代物理学认为 宇宙 中存在着 暗物质 、 暗能量 。按照当时的观点来看也是难以理解的。
第二点：
迈克尔逊-莫雷等以太漂移实验的零结果。以太说认为以太是光媒介质，那么地球在以太中运动时， 迈克尔逊干涉仪 周围应有“以太风”，那么在不同方向运动的 光速 会有所不同，且在地球上各个方向的光速与地球运动应该符合 伽利略变换 ，然而结果并非如此，并没有测到以太风，当时认为以太 漂移速度 上限仅仅是 地球公转 速度的六分之一。这一度让当时的科学家们十分不解。在迈克尔逊莫雷实验后，20世纪50年代，有科学家观测到以太 漂移 的上限（the upper 函数极限 on an ether drift）只有 地球轨道 速度的1/1000，该数值比迈克尔逊莫雷实验的数值还要低，实验结果更加接近于 爱因斯坦 狭义相对论 ，而不是以太理论，因此抛弃以太是一个很好的办法。
第三点：
在19世纪末20世纪初，虽然还有些科学家努力拯救以太，但在1905年， 阿尔伯特·爱因斯坦 大胆抛弃了以太说，认为发光以太是多余的， 狭义相对论 不需要绝对静止的空间。
影视中的以太
在美国《 雷神2：黑暗世界 》电影中，以太粒子象征着反派 黑暗精灵 的秘密武器。据电影介绍， 雷神 的女友——简发现了某个时空扭曲的 引力场 ，当她试图进入该引力场探险时，却不幸被时空中封印的以太粒子附身。这种以太粒子不同于物理学中的以太，是电影中黑暗精灵的黑暗兵器，当黑暗精灵试图让 宇宙 重回黑暗时，却被代表光明力量的九大王国打败，以太粒子随之被封印。黑暗精灵就在首领 玛勒基斯 （ 由 克里斯托弗·埃克莱斯顿 扮演）的带领下踏上了逃亡之路并伺机复仇，并杀害了雷神母亲。为了给母后报仇并毁灭以太粒子，雷神索尔和弟弟 洛基 不计前嫌，共同将雷神女友——简带到玛勒基斯面前，当他将“以太粒子”取出时加以毁灭，却出现了意外。