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

Resumo

Argumento que a nova Lei do Aumento da Informação Funcional, LIFI em inglês, proposta por Michael L. Wong, Robert Hazen e colaboradores (Wong et al. 2023), pertencem a esta Teoria do Nível Funcional Sistêmico, TNFS, que apresento aqui no decorrer deste texto junto à LIFI, porque a informação necessita de matéria e energia para ser gerada, armazenada, transmitida e processada, no qual o Aumento da Informação Funcional é o efeito e o Nível Funcional Sistêmico, NFS, é a causa.

Palavras-chave: Lei do Aumento da Informação Funcional, LIFI, Michael L. Wong, Nível Funcional Sistêmico, NFS, Teoria do Nível Funcional Sistêmico, TNFS, Energia, Matéria, Informação, Sistemas e a Origem da Vida

Introdução

O Nível Funcional Sistêmico* (NFS) 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 tigre, 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. Ele mostra como funciona o materialismo emergente, no qual as propriedades emergentes estão presentes, aumentando os níveis de funcionalidade dos sistemas, contradizendo aqueles que pensam que o reducionismo é a forma como os cientistas pensam, o que está muito errado, porque a emergência faz toda a diferença na formação de sistemas complexos. 

O nível funcional emerge quando a interação entre os componentes de um sistema gera propriedades emergentes que não existem nas partes isoladas. Essa abordagem holística sugere que os sistemas — de átomos a seres sociais — evoluem por meio da estabilização de configurações que desempenham funções específicas. 

A Teoria do Nível Funcional do Sistema (TNFS) expande o conceito de Nível Funcional Sistêmico, não se fixando em apenas um caso, o de seres vivos, mas em outros sistemas complexos como formatos de galáxias, células cristalinas dos minerais, cristais, à origem da vida, à vida inteligente etc., descrevendo a organização da realidade em níveis hierárquicos de complexidade. Ela entende que o universo, do jeito que é e sempre foi desde há muito tempo, possui o potencial de gerar estruturas organizadas, complexas ou não e contra a entropia, nas quais a matéria, a energia e a informação crescem conjuntamente, em condições raríssimas, mas que existem, formando sistemas complexos de muitas maneiras diferentes. 

Existe uma relação direta da TNFS com a Lei do Aumento da Informação Funcional. Ela reside na convergência de seus princípios: ambas postulam que os sistemas naturais, vivos ou não, tendem a aumentar sua complexidade ao longo do tempo. Na TNFS, o nível funcional é o estágio onde ocorre a seleção; na LIFI, essa evolução é quantificada pelo aumento da informação funcional. Ou seja, o universo seleciona configurações que promovem estabilidade, persistência dinâmica ou novidade funcional. Se o Nível Funcional Sistêmico aumenta, a informação funcional também aumenta, sendo dependente dele. Meu objetivo é mostrar que a Lei do Aumento da Informação Funcional é uma consequência da Teoria do Nível Funcional Sistêmico.

Em suma, este texto antecipa a visão de que a evolução não é exclusiva da biologia darwiniana, mas um processo universal de sistemas complexos que buscam níveis mais elevados de organização funcional. 

1. A TNFS

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, na lista do próximo parágrafo, 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 de ordens em  magnitude superiores. Essas três variáveis são diretamente proporcionais porque um aumento, por exemplo, da matéria e da energia, fazem com que seja possível mais informação ser gerada, transmitida, armazenada ou processada, valendo a cada uma delas em separado.  

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.

Abro aqui um parêntese para esclarecer o significado desta expressão matemática. Embora a Teoria do Nível Funcional Sistêmico seja representada de forma simplificada por $\mathrm{TNFS} \approx f(M \cdot E \cdot I^\alpha)$, essa formulação deve ser entendida apenas como uma indicação conceitual das principais variáveis envolvidas, e não como um modelo matemático completo. Os sistemas vivos, desde os organismos unicelulares até os seres humanos, apresentam níveis extraordinários de organização, interações não lineares, propriedades emergentes e múltiplas escalas de funcionamento que tornam extremamente difícil, e possivelmente inviável na prática, a construção de um modelo matemático capaz de descrever integralmente sua dinâmica. Assim, esta expressão tem a finalidade de fornecer ao leitor uma visão intuitiva da estrutura geral da teoria, sem a pretensão de representar quantitativamente toda a complexidade inerente aos sistemas biológicos. Além disso, muitos processos biológicos dependem de interações probabilísticas, históricas, ambientais e emergentes, o que limita a aplicação de modelos estritamente determinísticos para representar, de forma completa, o funcionamento desses sistemas.

Postulado central: a informação funcional, expressa na Lei do Aumento da Informação Funcional, 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 mais 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 o NFS  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, a, b e c, 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. Isso prova que a evolução mineral não é apenas uma mistura de átomos, mas um refinamento da informação posicional e das ligações.

Conclusão

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 como ‘centelhas  da vida’ (PINTO, 2025) não apenas devido à sua afinidade química, mas porque possuem versatilidades 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 aumentar 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.

Nota

(*) Nível Funcional Sistêmico: termo cunhado por mim em 1997, o qual foi o insight para escrever o livro Sistemas e a origem da vida, registrado, como está nas referências, na Biblioteca Nacional do Rio de Janeiro em 07/01/2000.

Referências

PINTO, Argos Arruda. Sistemas e a origem da vida. São Paulo: [s. n.], 2000. 1 arquivo original datiloscrito. Registro na Biblioteca Nacional (Rio de Janeiro). Disponível em: https://argosarrudapinto.blogspot.com/2019/08/sistemas-e-origem-da-vida_29.html. Acesso em: 22 mar. 2026.

PINTO, Argos Arruda. Compostos de carbono: as centelhas da vida: um texto interdisciplinar. Blog Argos Arruda Pinto. 18 dez. 2025. Disponível em: https://argosarrudapinto.blogspot.com/2025/12/compostos-de-carbono-as-centelhas-da.html. Acesso em: 22 mar. 2026.

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.

O crescimento do Nível Funcional Sistêmico através da história da vida

Obs.: Definição de Nível Funcional Sistêmico: é uma medida ou grau do funcionamento de um sistema no sentido do aumento da sua complexidade e funcionalidade, dada pela combinação entre matéria, energia e informação, a quantidade de informação gerada, armazenada, transmitida e processada por ele, tendo esta um maior “peso” que as outras duas “variáveis” Por exemplo, temos menos massa que um leão, gastamos menos energia, mas a quantidade de informação processada por nós, devido ao nosso cérebro, faz com que o NFS seja maior. Como estamos lidando com sistemas complexos é impossível colocar tudo isto em fórmulas, mas seria algo como a massa x energia x informação; e pode ser diferente. Se ele cresce, a Informação Funcional também cresce, sendo dependente dele.

A evolução não é um caminho em direção à perfeição, mas um processo em que a complexidade do sistema nervoso surgiu como uma estratégia caríssima — porém extremamente eficiente — para processar informação e garantir a sobrevivência. 

Aqui eu mostro a parte dessa árvore dos seres menos complexos em termos de matéria, energia e informação ao longo da história da vida, de bactérias, protozoários até ao ser humano, ou seja, o crescimento do Nível Funcional Sistêmico*, com também o crescimento da Lei do Aumento da Informação Funcional - LIFI: 

1. A base: excitabilidade celular (unicelulares). Espécies: bactérias, protozoários. 

O sistema: não há sistema nervoso. A "inteligência" é química. 

Matéria e energia: a comunicação ocorre via fluxos de íons através da membrana celular. É o nascimento do potencial de membrana, a base elétrica de todo pensamento futuro. O gasto energético é mínimo, voltado quase totalmente para a manutenção básica (homeostase). 

2. A rede difusa (Primeiros multicelulares). Espécies: cnidários (águas-vivas, anêmonas). 

O sistema: rede nervosa difusa. Não há cérebro; os neurônios estão espalhados pelo corpo. 

Matéria e energia: surgem os primeiros neurônios e sinapses. A energia agora é gasta para coordenar movimentos contráteis básicos. É um sistema "democrático": qualquer parte pode responder ao estímulo. 

3. A cefalização (bilatérios). Espécies: platelmintos (vermes planos). 

O sistema: o surgimento da "cabeça". Os neurônios começam a se agrupar em gânglios na parte frontal. 

Matéria e energia: centralizar o processamento economiza tempo e "fiação". Começamos a ver uma concentração de matéria orgânica especializada em processar sentidos (visão primitiva) na frente do animal. 

4. O tubo neural e o plano vertebrado (peixes e anfíbios). Espécies: primeiros vertebrados. 

O sistema: o sistema nervoso centralizado em um eixo (medula espinhal) e um cérebro dividido em três partes: anterior, médio e posterior. 

Matéria e energia: aqui o investimento energético sobe. O cérebro começa a coordenar funções complexas como natação predatória. A matéria é protegida por osso (crânio/coluna), sinalizando o quão valioso esse "hardware" se tornou. 

5. A expansão do telencéfalo (répteis e aves). O sistema: surgimento de estruturas como o complexo R (instintivo) e o início de processamentos sensoriais mais refinados. 

Matéria e energia: o metabolismo aumenta. Aves, especialmente, possuem neurônios densamente compactados para economizar peso (matéria) sem perder poder de processamento (energia). 

6. O neocórtex e a explosão metabólica (mamíferos a humanos). Espécies: de pequenos mamíferos a primatas e Homo sapiens. 

O sistema: o neocórtex. Esta camada externa "dobrada" (giros e sulcos) permite espremer uma enorme área de superfície dentro de um crânio limitado. 

Matéria e energia: o cérebro humano é o "buraco negro" energético do corpo. 

Massa: representa apenas 2% do peso corporal. 

Consumo: consome cerca de 20% de toda a energia (glicose e oxigênio) do organismo. 

 

Nota – Veja também: 

(*) PINTO, Argos Arruda. A dependência da informação com a matéria e a energia. In: PINTO, Argos Arruda. Argos Arruda Pinto. São Paulo, 6 out. 2025. Disponível em: https://argosarrudapinto.blogspot.com/2025/10/a-dependencia-da-informacao-com-materia.html. Acesso em: 13 fev. 2026. 

A equação E = mc² como a base de toda a Física

A equação mais famosa do mundo, a qual muitos conhecem a sua expressão mas poucos sabem o seu significado, é E = mc².

Da Teoria da Relatividade de Albert Einstein (1879 - 1955), relaciona matéria e energia nos dando plena noção de que matéria pode ser transformada em energia e vice-versa. Qualquer grama de matéria, seja ela qual for, de qualquer material, pode ser totalmente transformada em energia.

Mas ela também pode nos revelar algo não muito divulgado a respeito do universo onde vivemos, de galáxias ao Sistema Solar, da Terra e dos elementos químicos que formam nossos corpos, e tudo pelo redor de nós mesmos… O ar que respiramos, os alimentos e a água que ingerimos, a cama em que você dorme, o seu celular, computador, tudo!

Veja, quando você olha para a tela do seu computador, levantando uma xícara de café, muitos dos seus músculos dos dedos, do braço, da mão etc., se contraem, não? Mas se contraem porque as fibras musculares que os compõem também se contraem e isso é devido ao deslizamento de moléculas entre si que formam essas fibras. E esse deslizamento é devido a... Forças elétricas entre elas. Olhe aí a energia pois para uma força se manifestar faz-se necessário gasto de energia. No caso, energia elétrica.

Todas as reações químicas são devidas às forças elétricas que átomos, moléculas e íons exercem entre si. Da formação de uma simples molécula de sal de cozinha, o NaCl, até as reações mais elaboradas em nosso cérebro, formando nossa memória, raciocínio, consciência, sentimentos e emoções etc., vêm de forças elétricas. Olhe de novo a energia.

Processos fisiológicos como a respiração, digestão, as batidas do coração, enfim, os fenômenos da vida, estudados pela Biologia, só existem porque, em um nível submicroscópico, as forças entre cargas elétricas, íons, moléculas, existem... E então nós existimos.

Veja que falei de energia e matéria mas, e conceitos como o espaço e o tempo?

E = m.c².

Coloquem do lado esquerdo da equação. Fica:

E/m = c².

Mas “c” é a velocidade da luz, velocidade definida simplificadamente como espaço sobre tempo. Então:

E/m = [espaço/tempo ]²

E agora onze considerações e uma conclusão:

1 - Do espaço e do tempo, que definem a velocidade, você divide essa velocidade pelo tempo e obtém a aceleração, ou seja, toda a cinemática da Física.

2 - A energia pode ser transformada, sempre. E o conceito de força é a de um agente que existe porque houve gasto de energia (o conceito de trabalho) para tanto. Pronto, toda a Dinâmica e a Estática também estão aí.

3 - De "1" e "2" obtemos todo o estudo do movimento (sem a gravitação).

4 - A Termodinâmica é o estudo da energia térmica, incluindo movimento da energia, e das trocas de calor. Calor é a energia térmica em trânsito.

5 - A Ondulatória estuda as ondas mecânicas e sonoras. Nos dois casos existe a necessidade da presença de matéria.

6 - Massa atrai massa em razão direta dos seus produtos e na razão inversa do quadrado da distância (espaço). Temos a gravitação universal com a respectiva energia gravitacional.

7 - Cargas de mesmo sinal se repelem e de sinais opostos se atraem. Força elétrica -> energia. Carga em movimento - variação de espaço no tempo - cria o campo magnético. Força magnética -> energia. Campos elétricos e magnéticos se alternando e se propagando é uma das faces da natureza da luz.

8 - Os fótons possuem massa mesmo que muito pequena. Esta é a outra face da natureza da luz.

9 - Elétrons, que possuem massa e carga, acelerados por uma diferença de potencial, de energia, temos a corrente elétrica, a eletricidade.

10 - E temos a Ótica estudando os fenômenos da luz, sendo ela uma propagação eletromagnética ou uma propagação de fótons.

11 - As forças nucleares forte e fraca. Um átomo de chumbo possui 82 prótons em seu núcleo e, portanto, deve existir uma força muito poderosa para segurá-los juntos. Muita energia tem que estar presente. É a nuclear forte. A força fraca aparece em reações nucleares.

12 - E a Física de Alta Energia? Partículas (massa "m") e energia "E"!

Conclusão: Construímos toda a Física! E o nosso Universo! Eles todos vêm dos quatro conceitos relacionados pela equação de Einstein e então podemos dizer que tudo no Universo é espaço, tempo, matéria e energia?

Sim!

Tente achar outra coisa além desses primeiros quatro conceitos da realidade e você receberá um Prêmio Nobel!

Observação: uma das características mais marcantes de E = mc² é o fato dela não especificar o tipo de matéria e energia que você estiver utilizando. Pode ser energia cinética, nuclear, eletromagnética, etc.; e a massa pode se apresentar em todos os seus estados como sólido, líquido, gasoso ou plasma, e, até mesmo como compostos orgânicos. É uma equação de formato geral.

Hoje procuramos saber a natureza da energia e matéria escuras no universo. Sejam lá como forem, obedecerão a essa equação do Einstein.