گفته‌اند که دیدگاه انسان معاصر به طبیعت آن‌قدر نسبت به گذشته دگرگون شده است که تمامی روابط ما با طبیعت، حتی روابط هنرمندان با آن، باید بر اصول جدیدی استوار شود. در قرون پیشین، فلسفۀ طبیعیِ جمع‌وجوری دیدگاه‌های انسان را بیان می‌کرد، اما امروزه، نظرگاه انسان عمدتاً با علوم جدید و فناوری نوین معین می‌شود. به همین دلیل، بررسی مفهوم طبیعت در علم معاصر و به‌خصوص در فیزیک معاصر، نه‌تنها برای محققان علم، بلکه برای همه مهم است. دگرگونی‌های بنیادین دانش‌های نوین را باید نشانۀ تغییر در محوۀ زیست خود بدانیم و همین بر تمامی جنبه‌های زندگی ما اثر دارد.

ورنر هایزنبرگ، یکی از بزرگ‌ترین فیزیکدان‌های تاریخ بشر، در کتاب «فیزیک و طبیعت» تحول دیدگاه فیزیک مدرن نسبت به طبیعت را روایت می‌کند، از علیت و تفکر فلسفی می‌گوید، مفهوم طبیعت را در تاریخ علم پی می‌گیرد و به آراء پیشگامان فیزیک مدرن می‌پردازد. او معتقد است که فیزیک مدرن با کشفیات کپلر و گالیله و نیوتن تولد یافت؛ کشفیاتی که مؤلفهٔ بنیادی‌شان قطع رابطه با تصویر قرون وسطایی از طبیعت بود.

نکتهٔ بسیار مهم دیگری که هایزنبرگ بر آن تأکید دارد اهمیت آگاهی از فرهنگ کلاسیک و مطالعهٔ فلسفه و تاریخ اندیشهٔ غربی در آموزش دانشمندانی ا‌ست که فقط متخصص نیستند و می‌خواهند تبعات عملی و نظری کار خود را در بستر مجموعهٔ گستردهٔ فعالیت‌های بشری بسنجند.

اما گذر زمان، گاه غبار فراموشی بر سنت‌های نیک می‌نشاند. گویی دیوارهایی نامرئی میان حوزه‌های دانش کشیده‌ایم. «آزاداندیشی» را بیشتر به علوم انسانی و فلسفه نسبت می‌دهیم و «علم و فناوری» را قلمرو قطعیت‌ها، فرمول‌های دقیق و مسیرهای از پیش تعیین‌شده می‌پنداریم. غافل از آنکه بزرگترین جهش‌های علمی و فناورانه، نه از تکرار مکررات، که از دل جسارتِ پرسشگری، از شجاعتِ به چالش کشیدنِ بدیهیات و از رهایی ذهن از بندِ دانسته‌های پیشین زاده شده‌اند.

تحول هوش مصنوعی به سمت مدل‌های یادگیری‌محور، نوع جدیدی از بازنمایی (representation) مفاهیم را در قالب شبکه‌های عصبی عرضه کرده است. اما این نوع بازنمایی می‌تواند فراتر از کاربردهای معمولی AI باشد و با ابزارهای ریاضی مورد مطالعه قرار گیرد؛ تا جایی که شاید یکی از نقاطی باشد که syntax ما به توسعه semantics منجر می‌شود.

البته مسیر ساده‌ای نیست؛ چراکه مشکل اصلی در نمایش ریاضی semantics، تا حدی metamathematical بودن آن است. پیشرفت‌های اخیر در type theory، به‌ویژه بعد از univalent foundations، امکان ساخت زیرساخت‌های ریاضی در دل خود ریاضیات را فراهم کرده است. از طرفی، چون بازنمایی (representation) در برابر محاسبه (computation) قرار دارد، یکی از امیدبخش‌ترین مسیرها برای بررسی این موضوع، پیشبرد درک ما از Computational Trilogy است.

اما چالش اصلی در اینجاست: چطور می‌توان این فضاها را به ماشین‌های محاسباتی تعمیم داد؟ مسئله این است که این فضاها لزوماً متناهی نیستند. برای مثال، اگر بتوانیم از زیرشبکه‌های یک شبکه عصبی آموزش‌دیده، رفتار دینامیکی سیستم یادگرفته‌شده را به زبانی در این زیرساخت‌ها بازنمایی کنیم، گام مهمی برداشته‌ایم. اما تبدیل مستقیم شبکه‌های عصبی به چنین نمایشی هنوز یک مسئله حل‌نشده است که برای پیشرفتش به ریاضیات محض سنگینی نیاز داریم.

   آزمایش ذهنی سطل نیوتن از شناخته‌شده‌ترین آزمایش‌های ذهنی در فیزیک است که عموماً به‌عنوان دفاعیه‌ای از جوهرگرایی درخصوص فضا-زمان در نظر گرفته می‌شود. مناقشۀ میان جوهرگرایی و نسبت‌گرایی دربارۀ چیستی فضا-زمان از مهم‌ترین مسائل فلسفۀ فضا-زمان است. به بیانی نه چندان دقیق، جوهرگرایی این است که فضازمان هویت‌ مادیِ مستقلی است، مستقل از سایر هویات. در مقابل، نسبت‌گرایی این است که فضا-زمان به‌خودی‌خود هویت مستقلی نیست و مستقل از هویات مادی وجود ندارد. نسبت‌گرایی با ظهور تفکر ماخی جان تازه‌ای گرفت و تصور بر این است که نسبیت عام نیز در هماهنگی با اصول فلسفی ماخ ساخته شده است.
   در این ارائه جوهرگرایی، نسبت‌گرایی و انگیزه‌های ماخی ورای نسبیت عام را می‌کاویم و آزمایش ذهنی سطل نیوتن را در دو چهارچوب غیرنسبیتی و نسبیت عامی موردبحث قرار خواهیم داد تا به نتیجه‌ای غیرمنتظره برسیم: ظاهراً در سناریوی نسبیت عامیِ سطل نیوتن گریزی از پذیرش موضع جوهرگرایانه نیست.