A Teoria do Nível Funcional Sistêmico (TNFS) e a sua consequência, a Lei do Aumento da Informação Funcional (LIFI)

Introdução

Argumento que a nova Lei do Aumento da Informação Funcional, LIFI, proposta por Michael L. Wong, Robert Hazen e colaboradores, pertence a uma teoria que desenvolvi, denominada Teoria do Nível Funcional Sistêmico, TNFS, porque a informação necessita de matéria e energia para ser gerada, armazenada, transmitida e processada. O Aumento da Informação Funcional é o efeito; o Nível Funcional Sistêmico, NFS, é a causa. O universo tende a organizar sistemas onde a matéria e a energia são moldadas pela informação para garantir a persistência. O Nível Funcional Sistêmico é uma medida ou grau do funcionamento de um sistema em termos de complexidade crescente, dada pela combinação de matéria, energia e informação. A quantidade de informação gerada, armazenada, transmitida e processada pelo sistema tem um ‘peso’ maior do que as outras duas ‘variáveis’. Por exemplo, temos menos massa que um leão, gastamos menos energia, mas a quantidade de informação que processamos, devido ao nosso cérebro, faz com que o Nível Funcional Sistêmico seja mais elevado. Como estamos lidando com sistemas complexos, é impossível expressar tudo isso em fórmulas, mas seria algo como massa x energia x informação; e pode ser diferente. Se o Nível Funcional Sistêmico aumenta, a informação funcional também aumenta, sendo dependente dele.

Palavras-chave: Lei do Aumento da Informação Funcional, LIFI, Michael L. Wong, Nível Funcional Sistêmico, NFS, Teoria do Nível Funcional Sistêmico, TNFS, Argos Arruda Pinto, Energia, Matéria, Informação.

1. Introdução

A Teoria do Nível Funcional Sistêmico postula que a evolução de qualquer sistema, seja ele mineral, biológico ou tecnológico, é governada por um aumento concomitante em sua base material, energética e informacional. De acordo com essa teoria, a informação funcional não surge isoladamente, mas como resultado direto da elevação do nível funcional do sistema.

2. O Axioma da Trindade Sistêmica

Para que a funcionalidade aumente, um sistema deve necessariamente otimizar a relação entre três pilares fundamentais. Enquanto a termodinâmica tradicional se concentra nos dois primeiros, a Teoria do Nível Funcional Sistêmico postula que a evolução da complexidade é impulsionada pela interação destes com uma terceira variável não conservativa:

Massa M: o substrato físico, a magnitude estrutural e o suporte gravitacional/inercial.

Energia E: o potencial para conexão, fluxo de manutenção, trabalho e processamento metabólico ou computacional.

Informação I: a configuração, o projeto, a simetria específica ou o código que atribui propósito e restrições à massa e à energia.

Para formalizar essa interdependência, a Teoria do Nível Funcional Sistêmico é expressa como uma função dessas variáveis:

TNFS ≈ f(M ⋅ E ⋅ I^α)

Nesta expressão, α representa o fator de escala não linear, ou ‘peso’ informacional. Enquanto M e E são regidos por leis de conservação estritas, a informação I não é conservativa e é cumulativa. O expoente α explica por que sistemas com massa e consumo de energia relativamente baixos — como o cérebro humano em comparação com mamíferos maiores — podem atingir níveis funcionais ordens de magnitude superiores.

À medida que um sistema evolui, a ‘densidade informacional’ começa a crescer exponencialmente, atuando como o principal motor da Lei do Aumento da Informação Funcional. Sem essa modificação da base material/energética por meio da ponderação informacional, a funcionalidade permaneceria estática.

Postulado central: a informação funcional, expressa na Lei do Aumento da Informação Funcional (Wong, Michael L. et al.), é a manifestação da organização da matéria e da energia em níveis de complexidade crescente. Sem a modificação da matéria/energia, a informação não pode ser armazenada ou transmitida.

3. O Mecanismo de Seleção para a Função

A Lei do Aumento da Informação Funcional propõe que a natureza seleciona por persistência e novidade. A Teoria do Nível Funcional Sistêmico explica que essa seleção ocorre por meio do refinamento da estrutura:

Persistência estática (ex.: diamante): o aumento do Nível Funcional Sistêmico aqui é observado na transição de átomos de carbono isolados para uma rede cristalina. A configuração espacial de ângulos de 109,5° maximiza a energia de ligação e a dureza, transformando a informação estrutural em utilidade física.

Persistência dinâmica (ex.: estrelas e células): sistemas que mantêm um fluxo constante. No caso das estrelas, a evolução do hidrogênio e do hélio em elementos pesados ​​aumenta o número de prótons e níveis de energia (camadas eletrônicas), elevando o Nível Funcional Sistêmico cósmico.

Geração de novidade (ex.: membranas biológicas): em uma membrana sendo destruída internamente por um elemento 'A', permitindo a entrada de um inibidor 'B', devido a qualquer transformação em sua estrutura sem alterar o Nível Funcional Sistêmico, demonstra-se que ele aumenta porque o sistema adiciona esse elemento extra de proteção, massa, e um novo código de reconhecimento, a informação.

4. Comparação: Lei do Aumento da Informação Funcional, LIFI, vs. Nível Funcional Sistêmico, NFS.

As relações abaixo resumem como o Nível Funcional Sistêmico atua como o motor por trás das observações da Lei do Aumento da Informação Funcional:

LIFI: Universalidade.

NFS: ocorre do átomo ao software, pois tudo o que existe ocupa massa e processa energia.

LIFI: Complexidade Aprimorada.

NFS: é o resultado da compactação de mais funções em estruturas com configurações espaciais específicas.

LIFI: Informação Proposital.

NFS: a informação só é 'funcional' se houver uma estrutura física M capaz de realizar trabalho E.

LIFI: Contraponto à Entropia.

NFS: o Nível Funcional Sistêmico é um “acumulador de ordem”. Neste contexto, ele atua como um acumulador local de ordem que, ao processar fluxos de energia externa para organizar a matéria, converte a negentropia em informação funcional estruturada e persistente. Isso permite ao sistema reduzir a desordem informacional e aumentar sua resiliência contra a degradação ambiental.

5. A Singularidade do Sistema Triclínico (o exemplo da turquesa)

Podemos usar a turquesa para ilustrar o aumento de informação através da quebra de simetria, sendo uma evidência de armazenamento de informação estrutural. No sistema triclínico dessa rocha (a ≠ b ≠ c, comprimentos das arestas e ângulos entre os átomos diferentes de 90°), o "baixo nível de simetria" paradoxalmente requer uma quantidade maior de informação específica para descrever a estrutura do que uma estrutura cúbica simples. sistema. Isso prova que a evolução mineral não é apenas uma mistura de átomos, mas um refinamento da “informação posicional” e das ligações.

Síntese Final

O Aumento da Informação Funcional é o efeito emergente, enquanto o Aumento do Nível Funcional Sistêmico é a causa fundamental. O universo tende a organizar sistemas onde matéria e energia são moldadas pela informação para garantir a persistência; contudo, esse processo não é arbitrário. Ele é governado pela capacidade do sistema de atuar como um acumulador local de ordem, convertendo a negentropia ambiental em estruturas funcionais estáveis.

Dentro dessa estrutura, os compostos de carbono são as "faíscas da vida" não apenas devido à sua afinidade química, mas porque possuem a versatilidade geométrica e energética únicas, necessárias para atingir níveis funcionais sistêmicos excepcionalmente altos. Essa transição da química para a biologia marca o ponto em que o componente informacional da Trindade Sistêmica (M, E, I) começa a escalar de forma não linear, permitindo a geração de novidade e persistência dinâmica. Em última análise, a Lei do Aumento da Informação Funcional serve como a métrica macroscópica para um impulso termodinâmico mais profundo: a busca sistêmica por níveis funcionais mais elevados.

Referência

Wong, Michael L. et al. "On the roles of function and selection in evolving systems". Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 120, n. 43, e2310223120, 2023.