در یادداشتِ دیگری نوشته بودم که «هوشیاری» (consciousness) یکی از دشوارترین پدیده‌هایی است که با آن مواجه هستیم و با وجودِ همهٔ پیشرفت‌هایی که در علم و فن ایجاد شده، هنوز روشی برای نفوذ به تجربهٔ ذهنیِ فرد آن‌طور که اول‌شخص آن‌را تجربه می‌کند نیافته‌ایم. اما هوشیاری تنها پدیدهٔ دشواری نیست که می‌شناسیم: چیستیِ ماده نیز به همان اندازه دشوار می‌نماید.
آیا علم فیزیک می‌تواند هر آن‌چه که دربارهٔ ماده می‌توان دانست، از جمله چیستیِ آن را، به ما بگوید؟ برخی از متفکران معتقدند که پاسخ به این پرسش به هیچ‌وجه بدیهی نیست. فیزیک به ما می‌گوید که ماده از ذرات و میدان‌هایی که تشکیل شده که دارای خصوصیت‌هایی نظیر جرم، بار و اسپین هستند و روز به روز شرح کامل‌تری از این خصوصیت‌ها و روابط بین ذرات و میدان‌ها ارائه می‌دهد. اما آیا این کافی است؟ علم فیزیک طرز رفتار ذرات بنیادی و روابط بین آن‌ها را به ما می‌گوید، اما هیچ‌چیز دربارهٔ خود آن‌ها—مستقل از چیزهای دیگر—به ما نمی‌گوید. به بار الکتریکی، یعنی خصوصیتی که به واسطهٔ آن ذرات باردار یکدیگر را جذب یا دفع می‌کنند، توجه کنید. بار الکتریکی خصوصیتی است که به کمک آن می‌توان رابطه‌ای بین ذرات برقرار ساخت. به همین ترتیب جرم خصوصیتی است که به نیروهای اعمال شده بر آن پاسخ می‌دهد و جاذبه‌اش سایر ذرات دارای جرم را به سوی خود می‌کشاند؛ پدیده‌ای که می‌توان آن‌را به کمک انحنای فضا-زمان و یا تعامل با میدان هیگز[۱]Higgs field توضیح داد. اما این‌ها نیز صرفاً توصیف رفتار ذرات و ارتباط‌شان با سایر ذرات و با فضا-زمان است.
از گالیله نقل است که «کتاب طبیعت را به زبان ریاضی نوشته‌اند.» به راستی هم خصوصیت‌های بنیادی ماده را می‌توان به کمک زبان ریاضی توصیف نمود—زبانی که قادر به توصیف رابطه‌ها و ساختارهای انتزاعی است. اما آیا این نوع فیزیکِ ریاضی‌محور، که محدود به روابط و ساختارهاست، می‌تواند ذرات فیزیکی را به خودی خود، مستقل از روابط‌شان با سایر چیزها، توصیف کند؟
برخی می‌گویند همه چیز رابطه است و ماده چیز بیشتری ندارد که به ما عرضه کند؛ در نتیجه پرسیدن از جوهرِ مستقلِ ماده بی‌معناست. اما این موضعِ قانع کننده‌ای نیست، چون برای این‌که رابطه‌ای بین دوچیز برقرار شود، آن چیزها باید وجود داشته باشند. در غیر این‌صورت رابطهٔ مبتنی بر آن‌ها هم پوچ خواهد بود؛ نظیرِ گفت‌و‌گویی که گوینده و شنونده ندارد یا خانه‌ای که از آه ساخته شده است. بالاخره باید فرقی بین انتزاع محض و جهان ملموس وجود داشته باشد؛ اگر ماده به خودی خود وجود نداشته باشد، ساختارهای فیزیکی و ساختارهای ریاضی یکی می‌شوند؛ یعنی فیزیک به ریاضیِ محض تبدیل می‌شود. اما به صورت شهودی می‌دانیم که چیزی به نام جهان ملموس وجود دارد.
در تحلیل نهایی، آن‌چه فیزیک را از ریاضی متمایز خواهد کرد شناختنِ ذات ماده است. اما ذات و جوهر ماده—مستقل از همهٔ ساختارها و روابط حاکم بر ماده—چیست؟ گالن استراسون[۲]Galen Strawson این پرسش را «مسألهٔ دشوارِ ماده»[۳]the hard problem of matter می‌نامد. این مسأله با همهٔ پرسش‌های مرسوم فیزیک—هر چقدر هم که پیچیده به نظر برسند—فرق می‌کند. هدف پرسش‌های مرسوم علمِ فیزیک توصیف بهتر ساختارهای حاکم بر ماده است، اما اگر از روابط ریاضی توصیف کنندهٔ خصوصیت‌ها و ساختارهای اجسام فیزیکی بگذریم، پرسش دشوار «ماده به خودی خود چیست؟» باقی می‌ماند.
در این‌جا روش‌های مرسوم علمی ظاهراً نمی‌توانند به ما کمک کنند؛ چرا که آن‌ها رفتار و روابط ماده را مشاهده و توصیف می‌کنند، بی‌آن‌که جوهر آن را بشناسند. به نوعی، ما به کمک آن‌ها می‌توانیم نرم‌افزار جهان مادی را شرح دهیم، اما به سخت‌افزار آن دسترسی نداریم. این وضعیتی غریب است، چرا که معمولاً چنین تصور می‌شود که فیزیک، علمِ توصیفِ سخت‌افزارِ جهان است؛ یعنی توصیفِ امورِ ملموس. اما ماده، آن‌طور که از طریق علم فیزیک شناخته می‌شود، بیشتر به نرم‌افزار شبیه است: ساختارهایی منطقی و ریاضی. مسألهٔ دشوار ماده پیش‌بینی می‌کند که این نرم‌افزار برای این‌که اجرا شود نیازمند سخت‌افزار است. فیزیک‌دان‌ها با مهندسیِ معکوسِ نرم‌افزارِ جهان، به شکلی نبوغ‌آمیز توانسته‌اند کُدها و الگوریتم‌های زیرین آن را استخراج کنند، اما راهی برای توصیف سخت‌افزاری که این کُدها روی آن اجرا می‌شوند ندارند.
علوم فیزیکی اطلاعات زیادی دربارهٔ خصوصیت‌ها، ساختارها و روابط حاکم بر دو پدیدهٔ «هوشیاری» و «ماده» به ما می‌دهند. شاید روزی بتوانیم همهٔ این خصوصیت‌ها و ساختارها را کاملاً شرح دهیم. اما آیا خواهیم توانست ماهیتِ هوشیاری و ماده را نیز شرح دهیم؟ آیا رابطه‌ای بین این دو ماهیت وجود دارد؟ آیا حل شدنِ یکی از این مسائلِ دشوار به حلِ دیگری نیز کمک می‌کند؟ نظریه‌هایی هستند که این دو مسأله را دو روی یک سکه تلقی می‌کنند.