實驗證實光束產生推動力之前,科學家們在理論上也證實光束的確存在推動力。在列別捷夫進行成功驗證之前,著名科學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(James Clerk Maxwel)從理論上就預言光束會產生推動力。麥克斯韋是偉大的英國物理學家、經典電磁理論的創始人。1831年生於蘇格蘭愛丁堡,1847年進入愛丁堡大學學習數學和物理。在愛丁堡大學求學時期,有兩位著名科學家對他今後的科學生涯影響最深,一位是物理學家和登山家福布斯(James David Forbes),一位是邏輯學和形而上學教授哈密頓(William Rowan Hamilton)。福布斯是一位實驗家,他培養了麥克斯韋對實驗技術的濃厚興趣。哈密頓教授則用廣博的學識影響著他,刺激麥克斯韋去研究基礎問題。在這兩位有真才實學的科學家的影響下,加上麥克斯韋個人的天賦和努力,他用3年時間就完成了4年的學業,並離開愛丁堡大學,去劍橋求學。1850年轉入劍橋大學三一學院數學係學習,1854年以第二名的成績獲史密斯獎學金,畢業後留校任職兩年。1856年在蘇格蘭阿伯丁的馬裏沙耳任自然哲學教授。1865年春辭去教職回到家鄉係統地總結他關於電磁學的研究成果,完成了電磁場理論的經典巨著《論電和磁》,將電學、磁學、光學統一起來,預言了電磁波的存在,而且預言電磁波隻可能是橫波,並計算了電磁波的傳播速度,結果顯示該速度等於光速,於是得出結論:光是電磁波的一種形式,揭示了光現象和電磁現象之間的聯係。麥克斯韋還指出,當光束投射到物體表麵時,光波的電場在被照射物體的表麵產生電流;與此同時,光波的磁場對這個電流又發生作用,這就構成了光波對物體產生的推動力。據此,麥克斯韋還算出了光束對物體產生的壓力。當平行光束垂直照射到物體上時,在單位麵積上產生的壓力是P=E(1+R)/c,式中E為單位時間垂直入射到單位麵積的光能量,R為物體表麵的能量反射率,c為真空中的光速。根據麥克斯韋的這個結果,我們可以估計在中午時刻太陽光對地球表麵產生的壓力。如果陽光直射到地麵,並且被地麵全部吸收,那麼地麵所感受到的壓力大概是4.5×10的6次方帕,或者說是千億分之一大氣壓,如此微弱的壓力,我們的感覺器官的確是感覺不到,這也就怪不得我們平時察覺不到光束有推動力了。
在20世紀初,愛因斯坦(Albert Einstein)提出光子的概念,認為光是由一束沒有靜態質量但有動量的光子構成的。愛因斯坦是大眾熟悉的著名科學家,他1879年3月14日生於德國烏爾姆鎮一個經營電器作坊的小業主家庭,父母都是猶太人,父親赫爾曼·愛因斯坦是一名成功的商人,母親波林·科克是一位鋼琴家。愛因斯坦出生後的第二年(1880年)全家遷居慕尼黑,1894年又全家遷至意大利米蘭。1900年畢業於蘇黎世理工學院,畢業後靠臨時教書維持生活,1902年6月到1909年在伯爾尼瑞士專利局工作,在這段時間裏開始了他最富有創造性的科學生涯。根據光子的概念也推理出光束有推動力。根據愛因斯坦的相對論原理,任何擁有能量ε的物體,它也同時擁有一份動量P,能量ε與動量P之間的關係是式中的m0代表物質的靜止質量,c代表光在真空中的傳播速度。因為光子沒有靜止質量,即m0為零,因此,光子的能量與它的動量之間的關係是當光束投射到物體表麵時,光子與物體表麵之間除了發生能量交換,也發生動量交換。如果入射的光子全部被物體所吸收,光束失去了它的動量,根據動量守恒定律,物體也必然同時獲得了方向與光束傳播方向相反的同等動量。又根據牛頓第二定律,作用在物體上的力等於它在單位時間內的動量變化,由此可以得出,物體表麵將受到來自入射光束的作用力,它由下麵的公式計算:F=Pbrt。作用力的方向與動量的方向相同,既然物體得到與光束傳播方向相反的動量,這也就意味著物體受到了沿反方向的作用力。如果光束被物體表麵全部反射,相應地,光子的動量便從+hνbrc變到-hνbrc,這麼一來,每個光子傳給物體表麵的動量是2P=2hνbrc,給物體表麵施加的壓力是N·2P=2Ibrc。這正如一束機關槍子彈擊中靶子一樣,靶子會感覺到子彈給它的壓力。
可見,根據光的粒子性概念得到計算光束產生壓力的公式與麥克斯韋根據光是電磁波推出的公式是一致的,也與列別捷夫的測量壓力的實驗測量結果基本符合。