Angenommen, ein Lichtstrahl wird von der Oberfläche eines Planeten nach oben gerichtet. Aufgrund der gravitativen Rotverschiebung wird die Frequenz des Lichts, das vom Beobachter weit von der Oberfläche entfernt wahrgenommen wird, niedriger sein als das, das vom Beobachter auf der Oberfläche des Planeten wahrgenommen wird. Was würde also mit dem Strahlungsdruck passieren? Wird der Druck für Beobachter weit entfernt von der Oberfläche geringer sein? Wenn dies der Fall ist, was passiert mit dem Impuls des Photons? Nimmt der Impuls ab, wenn sich das Photon von der Oberfläche entfernt? Übt dies eine Kraft auf den Planeten aus?
Ja, der Strahlungsdruck wäre für den Beobachter weiter entfernt von der Oberfläche geringer. So wie der Impuls eines nach oben geworfenen Balls mit der Bewegung nach oben abnimmt, so nimmt auch der Impuls des Photons ab. So wie die Kugel eine Gravitationskraft auf die Erde ausübt, so auch das Photon.
Ein weiteres Beispiel, wo dies ins Spiel kommt, ist dieses: Nehmen Sie eine leere Schachtel, deren Inneres perfekt spiegelt, und hängen Sie sie an eine Federwaage. Füllen Sie nun die Kiste mit Licht und wiegen Sie sie erneut. Es wird schwerer. Eine Möglichkeit, dies zu interpretieren, ist die Verwendung , und sagen, dass wir die Energie und damit die Masse der Kiste erhöht haben. Aber die andere Möglichkeit ist zu sagen, dass die Photonen Strahlungsdruck sowohl auf den oberen Spiegel als auch auf den unteren Spiegel der Box ausüben, aber etwas mehr auf den unteren Spiegel/etwas weniger auf den oberen Spiegel aufgrund der gravitativen Rotverschiebung. Dies ergibt eine Nettokraft nach unten, die die Feder etwas mehr dehnt - wir lesen dies als Gewichtszunahme.
Karl Witthöft