Alkuräjähdys
1930-luvulla ehdotettiin lukuisia nykyisin epästandardeiksi laskettavia malleja selittämään Hubblen havaintoja. Näihin kuuluivat muiden muassa Milnen malli, Richard Tolmanin puolustama niin kutsuttu syklisen kaikkeuden -malli ja Fritz Zwickyn esittämä väsyneen valon hypoteesi.
Kvanttimekaniikka
Viimeistään 1900-luvun vaihteessa oli epäilevimmillekin fyysikoille tullut selväksi, etteivät klassinen mekaniikka ja sähkömagnetismi riitä luonnon täydelliseen kuvaamiseen. Mustan kappaleen säteily, valosähköinen ilmiö, Comptonin sironta, atomien diskreetti säteilyspektri tai atomien vakaus ovat esimerkkejä ilmiöistä, joita ei klassisen teorian avulla voitu ymmärtää. Havaintojen selittämiseksi kehittyi muutamien välivaiheiden kautta kokonaan uusi teoria, kvanttimekaniikka. Sen kehitykseen osallistuneista useista fyysikoista tunnetuimmat ovat Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, Louis de Broglie, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born, Wolfgang Pauli ja Paul Dirac.