בתחילת המאה העשרים, תגליות חדשות על אופי האור סותרות את המודלים הישנים, ויצרו מחלוקת בקרב הפיזיקאים. באותן שנים סוערות פיתחו מדענים כמו מקס פלאנק ואלברט איינשטיין תיאוריית אור מודרנית. זה לא רק הראה שאור מתנהג גם כגל וגם כחלקיק, אלא גם הוביל לדרכי חשיבה חדשות על היקום כולו.
על פי התיאוריה המודרנית, לאור יש אופי כפול. מכיוון שיש בו גלים, אור השמש שעובר בסופת גשמים רחוקה גורם לקשת. עם זאת, כאשר האור פוגע בתא סולארי, הוא מספק אנרגיה כסדרה של התפרצויות קטנות מאוד. לחלקיקי חומר יש שמות כמו הפרוטון, האלקטרון והנויטרון. חלקיקי אור נקראים פוטונים; כל אחד מהם הוא צרור זעיר, דיסקרטי, שהאנרגיה שלו נקבעת על ידי אורך גל האור: ככל שאורך הגל קצר יותר, כך האנרגיה גדולה יותר.
בשנת 1905 גילה אלברט איינשטיין כי האור הוא בסיסי למבנה היקום, ומחבר אותו למרחב, לזמן, לאנרגיה ולחומר. למרות שאתה לא חווה את זה ישירות בחיי היומיום, חפצים מתכווצים ומתכבדים ככל שהם נעים במהירות האור. כמו כן, עבור עצמים מהירים מאוד, הזמן מאט עבורם בהשוואה לשאר היקום. ועם עקרון השוויון המפורסם שלו, E = mc בריבוע, הראה איינשטיין כי כל האובייקטים מכילים אנרגיה עצומה; כדי למצוא את כמות האנרגיה, מכפילים את מסת האובייקט במהירות האור, בריבוע.