Na prelome 20. storočia boli nové objavy o povahe svetla v rozpore so starými modelmi, čo vyvolalo medzi fyzikmi polemiku. Počas týchto búrlivých rokov vyvinuli vedci ako Max Planck a Albert Einstein modernú teóriu svetla. Ukázalo sa nielen to, že svetlo sa chová ako vlna, aj ako častica, ale tiež to viedlo k novým spôsobom uvažovania o celom vesmíre.
Podľa modernej teórie má svetlo dvojakú povahu. Pretože má vlny, slnečné svetlo prechádzajúce vzdialenou búrkou vytvára dúhu. Keď však svetlo udrie na solárny článok, dodáva energiu ako rad veľmi malých výbuchov. Častice hmoty majú názvy ako protón, elektrón a neutrón. Častice svetla sa nazývajú fotóny; každý z nich je nepatrný diskrétny zväzok, ktorého energia je určená vlnovou dĺžkou svetla: čím je vlnová dĺžka kratšia, tým väčšia je energia.
V roku 1905 Albert Einstein zistil, že svetlo je základom pre štruktúru vesmíru a spája ho s priestorom, časom, energiou a hmotou. Aj keď to v bežnom živote priamo nezažijete, objekty sa sťahujú a pribúdajú pri rýchlosti svetla. Tiež pre veľmi rýchle objekty sa čas v porovnaní so zvyškom vesmíru spomalí. A so svojím slávnym princípom ekvivalencie E = mc na druhú Einstein ukázal, že všetky objekty obsahujú obrovskú energiu; aby ste zistili množstvo energie, vynásobíte hmotu objektu rýchlosťou svetla na druhú.