في مطلع القرن العشرين ، تناقض الاكتشافات الجديدة حول طبيعة الضوء مع النماذج القديمة ، مما أثار الجدل بين علماء الفيزياء. خلال تلك السنوات المضطربة ، طور علماء مثل ماكس بلانك وألبرت أينشتاين نظرية حديثة للضوء. لم يُظهر فقط أن الضوء يتصرف كموجة وجسيم ، بل أدى أيضًا إلى طرق جديدة للتفكير في الكون بأكمله.
وفقًا للنظرية الحديثة ، للضوء طبيعة مزدوجة. نظرًا لوجود موجات ، فإن ضوء الشمس الذي يمر عبر عاصفة مطيرة بعيدة يصنع قوس قزح. ومع ذلك ، عندما يضرب الضوء خلية شمسية ، فإنه يوفر الطاقة على شكل سلسلة من الانفجارات الصغيرة جدًا. جزيئات المادة لها أسماء مثل البروتون والإلكترون والنيوترون. تسمى جسيمات الضوء الفوتونات. كل منها عبارة عن حزمة صغيرة منفصلة يتم تحديد طاقتها من خلال الطول الموجي للضوء: كلما كان الطول الموجي أقصر ، زادت الطاقة.
في عام 1905 ، اكتشف ألبرت أينشتاين أن الضوء أساسي في بنية الكون ، ويربطه بالمكان والزمان والطاقة والمادة. على الرغم من أنك لا تختبر ذلك بشكل مباشر في الحياة اليومية ، إلا أن الأجسام تتقلص وتصبح أثقل كلما تحركت بالقرب من سرعة الضوء. أيضًا ، بالنسبة للأجسام السريعة جدًا ، يتباطأ الوقت بالنسبة لهم مقارنةً ببقية الكون. وباستخدام مبدأ التكافؤ الشهير ، E = mc squared ، أظهر أينشتاين أن جميع الأجسام تحتوي على طاقة هائلة ؛ لإيجاد مقدار الطاقة ، تضرب كتلة الجسم في مربع سرعة الضوء.