Эксперимент этот был прост, как и все гениальное, и состоял в измерении скорости света для луча, пущенного во взаимоперпендикулярных направлениях. Представим себе луч света (2), выпущенный в некоторой системе отсчета из точки А в точку приема (зеркало) В, из которой свет вновь отражается в точку А. Расстояние от А до В примем за постоянное, равное L. Эта схема хороша тем, что не требует воображения, а лишь хороших знаний математики в пределах школьного курса. Время прохождения луча от А до В и обратно будет равно 2L/с. Предположим далее, что система А-В перемещается вдоль L с некоторой скоростью V. Время прохождения луча теперь будет рассчитываться по более сложной схеме, складываясь из различных времен «туда» (А-В) и «обратно» (В-А). Опуская промежуточные расчеты, получим, что общее время в случае движения системы отличается от времени прохождения сигнала в неподвижной системе на величину 1/(1 – V2/с2). Таким образом, если система А-В перемещается, как показано выше, вдоль оси L, например, вследствие вращения Земли, на поверхности которой она установлена, то время прохождения сигнала в системе будет иным, нежели для системы в покое – если, конечно, существует абсолютная система отсчета, относительно которой и происходит движение системы.
Проблема заключается в том, что измерить с достаточной точностью столь малую величину, которой является указанная разница во времени, весьма непросто. Леон Купер сравнил подобную операцию с взвешиванием ресницы путем взвешивания человеческого тела с ресницей и без нее и последующим сравнением результатов. Поэтому можно попытаться сравнить время прохождения сигнала в движущейся системе с другим временем для той же системы. Это время можно рассчитать для системы, движущейся не вдоль оси L (иначе – не вдоль оси распространения света), а перпендикулярно ей (3). Вновь проведя несложные расчеты, получим, что разница между временем прохождения сигнала в неподвижной системе (оно так и останется 2L/с) и временем в системе движущейся составляет 1/√(1 – V2/с2). Сравнив полученные результаты, получим: 1/(1 – V 2/ с2) < 1/√(1 – V2/с2~). Иначе говоря, свет проходит расстояние L медленнее, если система А-В движется вдоль оси L, а не перпендикулярно ей.