A 20. század fordulóján a fény természetével kapcsolatos új felfedezések ellentmondtak a régi modelleknek, és vitát váltottak ki a fizikusok körében. Ezekben a zűrzavaros években olyan tudósok, mint Max Planck és Albert Einstein, kidolgozták a fény modern elméletét. Ez nemcsak megmutatta, hogy a fény hullámként és részecskeként is viselkedik, hanem új gondolkodásmódokhoz is vezetett az egész Univerzumról.
A modern elmélet szerint a fény kettős természetű. Mivel hullámai vannak, a távoli esőzésen áthaladó napfény szivárványt hoz létre. Amikor azonban a fény elüt egy napelemet, az energiát nagyon kis tört sorozatként adja át. Az anyag részecskéinek olyan nevük van, mint a proton, az elektron és a neutron. A fényrészecskéket fotonoknak nevezzük; mindegyik egy apró, diszkrét köteg, amelynek energiáját a fény hullámhossza határozza meg: minél rövidebb a hullámhossz, annál nagyobb az energia.
1905-ben Albert Einstein felfedezte, hogy a fény alapvető fontosságú az Univerzum felépítésében, összekapcsolva azt a térrel, idővel, energiával és anyaggal. Bár a mindennapi életben nem tapasztalja közvetlenül, a tárgyak összehúzódnak és nehezebbé válnak, miközben a fénysebesség közelében mozognak. Ezenkívül nagyon gyors tárgyak esetében az idő lelassul számukra az Univerzum többi részéhez képest. Einstein híres ekvivalencia-elvével, E = mc négyzettel, megmutatta, hogy minden tárgy hatalmas energiát tartalmaz; az energia mennyiségének megtalálásához egy tárgy tömegét meg kell szorozni a fény sebességével, négyzetre.