La începutul secolului al XX-lea, noile descoperiri despre natura luminii au contrazis vechile modele, creând controverse în rândul fizicienilor. În acei ani tumultuoși, oameni de știință precum Max Planck și Albert Einstein au dezvoltat o teorie modernă a luminii. Nu numai că a arătat că lumina se comportă atât ca undă, cât și ca particulă, dar a condus și la noi moduri de gândire despre întregul Univers.
Conform teoriei moderne, lumina are o natură duală. Deoarece are valuri, lumina soarelui care trece printr-o furtună îndepărtată face un curcubeu. Cu toate acestea, atunci când lumina lovește o celulă solară, aceasta furnizează energie ca o serie de explozii foarte mici. Particulele de materie poartă nume precum protonul, electronul și neutronul. Particulele de lumină se numesc fotoni; fiecare este un pachet mic, discret a cărui energie este determinată de lungimea de undă a luminii: cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât este mai mare energia.
În 1905, Albert Einstein a descoperit că lumina este fundamentală pentru structura Universului, conectându-l la spațiu, timp, energie și materie. Deși nu o experimentați direct în viața de zi cu zi, obiectele se contractă și devin mai grele pe măsură ce se deplasează aproape de viteza luminii. De asemenea, pentru obiectele foarte rapide, timpul încetinește pentru ele în comparație cu restul Universului. Și cu celebrul său principiu de echivalență, E = mc pătrat, Einstein a arătat că toate obiectele conțin energie enormă; pentru a găsi cantitatea de energie, înmulțiți masa unui obiect cu viteza luminii, pătrată.