La perplessità nasce dal considerare la formula p= m v per la quantità di moto di una particella di massa m e velocità v. (Per semplicità, non considererò che valori assoluti di p e v, senza curarmi della loro direzione.)
Per m=0 e v= c (la velocità della luce), si otterrebbe il risultato p=0: i fotoni non avrebbero quantità di moto e non potrebbero quindi 'urtare' contro alcunché.

Per particelle che si spostano alla velocità della luce, però, è necessario considerare le formule della relatività generale; la formula newtoniana p=m v è valida solo approssimativamente per piccole v.

Partiamo dal caso di una particella di massa m diversa da zero. L'energia E e la quantità di moto p soddisfano

E^2 - c^2 p^2 = (m c^2)^2 .

Per una particella ferma, p=0, e ritroviamo E= m c^2, la formula più celebre della teoria della relatività. Per una particella in moto a velocità minori di quella della luce, si possono derivare con un po' di passaggi delle formule per E e p in termini della velocità v=c^2 p/E. Quando quest'ultima è molto minore di c, queste formule si riducono a quelle della meccanica newtoniana, e in particolare p = m v. Man mano che la velocità aumenta, le correzioni relativistiche a questa formula diventeranno importanti: p = mv +m/2 (v^3/c^2)+...

Per una particella a massa nulla, la situazione è diversa: la formula diventa

E^2 - c^2 p^2 = 0

La velocità v=c^2 p/E= c, quindi la particella è ''costretta'' a muoversi alla velocità della luce. (Il fotone ha per l'appunto massa nulla.) Le formule della meccanica newtoniana non sono più vere nemmeno in senso approssimato. Possiamo solo dire che p = E/c; la quantità di moto di un fotone è quindi direttamente proporzionale alla sua energia.