20. yüzyılın başında, ışığın doğasıyla ilgili yeni keşifler eski modellerle çelişerek fizikçiler arasında tartışmalara yol açtı. Bu çalkantılı yıllarda, Max Planck ve Albert Einstein gibi bilim adamları modern bir ışık teorisi geliştirdiler. Işığın hem dalga hem de parçacık gibi davrandığını göstermekle kalmadı, aynı zamanda tüm Evren hakkında yeni düşünme biçimlerine de yol açtı.
Modern teoriye göre ışığın ikili bir doğası vardır. Dalgaları olduğu için uzaktaki bir yağmur fırtınasından geçen güneş ışığı bir gökkuşağı oluşturur. Bununla birlikte, ışık bir güneş piline çarptığında, bir dizi çok küçük patlamalar halinde enerji verir. Madde parçacıklarının proton, elektron ve nötron gibi adları vardır. Işık parçacıklarına foton denir; her biri, enerjisi ışık dalga boyu tarafından belirlenen küçük, ayrı bir demettir: dalga boyu ne kadar kısaysa, enerji o kadar büyüktür.
1905'te Albert Einstein, ışığın Evrenin yapısı için temel olduğunu keşfetti ve onu uzay, zaman, enerji ve maddeye bağladı. Bunu günlük yaşamda doğrudan deneyimlemeseniz de, nesneler ışık hızına yaklaştıkça büzülür ve ağırlaşır. Ayrıca, çok hızlı nesneler için zaman, Evrenin geri kalanına kıyasla onlar için yavaşlar. Einstein, ünlü Eşdeğerlik İlkesi, E = mc kare ile tüm nesnelerin çok büyük enerji içerdiğini gösterdi; enerji miktarını bulmak için bir cismin kütlesini ışık hızının karesiyle çarparsınız.