Na prijelazu u 20. stoljeće, nova otkrića o prirodi svjetlosti proturječila su starim modelima, stvarajući kontroverzu među fizičarima. Tijekom tih burnih godina znanstvenici poput Maxa Plancka i Alberta Einsteina razvili su modernu teoriju svjetlosti. To je ne samo pokazalo da se svjetlost ponaša i kao val i kao čestica, već je dovelo i do novih načina razmišljanja o cijelom Svemiru.
Prema modernoj teoriji, svjetlost ima dvojaku prirodu. Budući da ima valove, sunčeva svjetlost koja prolazi kroz daleku kišnu oluju čini dugu. Međutim, kad svjetlost udari u solarnu ćeliju, ona isporučuje energiju kao niz vrlo malih rafala. Čestice materije imaju imena kao što su proton, elektron i neutron. Čestice svjetlosti nazivaju se fotoni; svaki je maleni, diskretni snop čija se energija određuje valnom duljinom svjetlosti: što je kraća valna duljina, to je veća energija.
1905. Albert Einstein otkrio je da je svjetlost temelj strukture u svemiru, povezujući ga sa prostorom, vremenom, energijom i materijom. Iako ga ne doživljavate izravno u svakodnevnom životu, predmeti se skupljaju i postaju teži dok se približavaju brzini svjetlosti. Također, za vrlo brze predmete vrijeme im se usporava u usporedbi s ostatkom Svemira. I svojim poznatim Načelom ekvivalencije, E = mc na kvadrat, Einstein je pokazao da svi predmeti sadrže ogromnu energiju; da biste pronašli količinu energije, množite masu predmeta brzinom svjetlosti, kvadratom.