VIDA, INFORMAÇÃO, ENTROPIA E NEGENTROPIA - Por Edson Paim & Rosalda Paim

VIDA, INFORMAÇÃO, ENTROPIA E NEGENTROPIA - Por Edson Paim & Rosalda Paim

Extraído do Livro:

SISTEMAS, AMBIENTE

& MECANISMOS DE CONTROLE

      SISTEMISMO ECOLÓGICO CIBERNÉTICO INFORMACIONAL

                                                     1^a. Edição


                                                Edson Paim
                                    
                               Rosalda Paim       

CAPÍTULO V

   VIDA, INFORMAÇÃO, ENTROPIA E NEGENTROPIA

                                    (ABORDAGEM INFORMACIONAL)

A abordagem informacional privilegia o estudo dos circuitos de informação e comunicação que integra e permeia qualquer sistema de natureza física, biológica, tecnologia e social, incluindo seus processos internos e suas relações com o ambiente.

Tal ponto de vista se fundamenta na Teoria da Informação.

A teoria da informação ou Teoria Matemática da comunicação é um ramo da teoria da probabilidade e da matemática estatística que lida com sistemas de comunicação, transmissão de dados, criptografia, codificação, teoria do ruído, correção de erros, compressão de dados.  (Wikipédia).

A Teoria da Informação não deve ser confundida com a tecnologia da informação e nem com a biblioteconomia.

A idéia de dinamismo, de movimento, de processo, de “fisiologia”, que o Sistemismo encerra, é reforçada pelo concurso daCibernética (integrante da Teoria Geral dos Sistemas) e pelaTeoria da Informação (tributária da Cibernética).

A abordagem informacional corresponde ao quarto degrau ou etapa do processo da construção da metodologia Sistêmica Ecológica Cibernética Informacional, a qual poderia designada, apenas,Sistêmica Ecológica Cibernética, porque, na realidade, aCibernética já albergaria, no seu próprio âmbito, a Teoria da Informação.

Entretanto, preferimos utilizar a primeira hipótese, a fim de expressar a presença de todos os quatro componentes da metodologia construída.

Apesar de concordarmos que a Teoria da Informação já integre a Cibernética, julgamos conveniente lhe atribuir, para fins operacionais, uma identidade própria, pois sua amplitude se avulta como participante do conjunto de ciências da complexidade.

Colocamos a Teoria da Informação em nível de igualdade com a Cibernética, no momento da elaboração da Perspectiva Cibernética Informacional (Capítulo anterior), acompanhandoMorin¹, que a dispõe ao lado da Teoria Geral dos Sistemas e daCibernética, a fim de constituir o que ele denomina “Trindade  Profana”.   

Segundo Francelin², “Aceitando-se o objeto de estudo da ciência da informação em seu contexto, talvez não seja tarefa difícil detectar a relação entre a "Trindade profana" proposta por Morin (1999a) e a ciência da informação. São três teorias já conhecidas da ciência da informação que fazem parte desta Trindade": a teoria de sistemas, a cibernética e a teoria da informação.

Vale lembrar que Morin³ (1999a) reputa, à função da teoria de sistemas, da cibernética e da teoria da informação, uma possível via de entendimento de mundo que considera complexo, não suas relações, pois isto não seria possível devido às limitações da capacidade humana e dos fenômenos inexplicáveis propostos pela natureza, mas sim analisar a complexidade que permeia estas relações.”

O que talvez Morin⁴ (1999a) queira esclarecer por meio destas três teorias é que a informação, como a própria ciência da informação a entende, esteja presente em quase todas as fases da auto-organização de mundo proposta pelo autor e justamente naquilo em que a ciência da informação talvez não conceba tal ocorrência, ou seja, no ruído da mensagem entre emissor e receptor através de um canal, "[...] (ordem a partir do ruído), não apenas da desordem, mas a partir do ruído" (Morin, 1999a, p.29).

Ainda,  Francelin⁵ refere: Portanto, parece ser interessante à ciência da informação uma aproximação do instinto formativo bachelardiano da complexidade morinana e sua "Trindade profana" (teoria da informação, cibernética e teoria de sistemas), pois entende-se que este possa ser o caminho para possível compreensão de determinados contextos de complexidade que possam envolver a atividade informacional.”

A Teoria Geral dos Sistemas, a Cibernética e a Teoria de Informações se complementam entre si e se conjugam no trato defluxos informacionais e mecanismos de regulação e controle,constituindo, cada um componente desta tríade, aspecto relevante no processo de construção do Sistemismo Ecológico Cibernético Informacional. 

Estas três ciências, acrescidas da Ecologia, são as componentes essenciais, ou melhor, podemos afirmar que estes ramos do conhecimento constituem os quatro pilares principais do construto de nossa autoria - Sistemismo Ecológico Cibernético Informacional  (Capítulos X a XII).

As informações estão na base da todos os mecanismos de controle, além de permear todas as três ciências já referidas (Teoria Geral dos Sistemas, Ecologia e Cibernética), influindo na totalidade dos processos biológicos e sociais.  

            O sistema humano, como outros sistemas vivos, em seu processo de integração, tem necessidade, dentre outros fatores, decomunicações e da informação, as quais consomem, desperdiçam e degradam energia.

A informação, contida no código genético, permeia todos osorganismos vivos, alcançando quaisquer dos seus processos interiores (estruturais ou fisiológicos) e a totalidade das suas relações com oambiente.

Em qualquer processo de transmissão de mensagens, há possibilidades de equívocos, tais como erros de codificação, de emissão, de transmissão, de decodificação, ou perturbações várias, decorrentes da interferência de ruídos ou de outros fatores mecânicos.

“Foi esta observação que deu ensejo à teoria matemática da informação (SHANNON & WEAVER, The Mathematical Theory of Communications, 1949): Shannon observou que uma mensagem enviada através de um canal qualquer sofre deformações diversas durante a transmissão, razão pela qual, ao chegar ao destino, uma parte das informações que continha já está perdida. Estabeleceu, assim, a analogia entre esta perda e a entropia, função que, com base no segundo princípio da termodinâmica, exprime a degradação da energia que se verifica em qualquer transformação de trabalho mecânico em calor, ao passo que a transformação inversa (do calor em trabalho mecânico) nunca é completa.¹”

A partir da analogia entre a perda de informação e aentropia, se tornou possível estabelecer que a quantidade de informações, transmitidas, poderia ser calculada como entropia negativa.

Na transmissão das mensagens, semelhantemente ao que acontece na transformação de qualquer modalidade de energia em outra, a entropia negativa (negentropia) decresce continuamente porque a positiva (perda de informações ou degradação de energia)cresce continuamente.

 “Com base nessa analogia, o calculo das possibilidades, utilizado pela termodinâmica pode ser empregado como instrumento muito oportuno para determinar as fórmulas com que a medida da quantidade de informações pode ser expressa em cada caso, cujas variações dependem do número e da freqüência dos símbolos utilizados, de sua possibilidade de combinação, da interferência dos fatores de perturbação dos símbolos e assim por diante. Nesse último caso, toma-se em consideração os símbolos chamados redundantes, cuja finalidade é prever e corrigir os erros de transmissão antes que ocorram, de tal modo que o funcionamento da transmissão seja corrigido antecipadamente pela previsão das perturbações com o processo de retroalimentação^2” .

Quanto mais improvável é uma mensagem, maior é a carga de informação que ela transmite. Daí ter-se uma quantidade mínima de informação quando esta permite apenas uma escolha entre duas possibilidades que tenham a mesma probabilidade.

 Tal quantidade mínima foi estabelecida como unidade de medida de informação e designada bit (abreviação da expressão inglesa binary digit = cifra binária).

A energia do universo tende a se distribuir no sentido de um  maior nivelamento, em sua forma mais degradada, anárquica, caótica, indiferenciada, equilibrada e mais estável possível, designando-se esta característica com o nome de entropia.

O termo entropia foi criado por Clausius³ (l850), estribado no segundo princípio da Termodinâmica, com a finalidade de  denotar a tendência da totalidade dos sistemas, no sentido do resfriamento ou nivelamento energético, da desorganização, da indiferenciação e catamorfose, da mesmice e do caos, enfim, da morte.

A Termodinâmica estuda a energia, sua transferência e condução, bem como os efeitos destes processos em um sistemadeterminado e no seu ambiente.

Entropia é a medida da perda das características que fazem com que um sistema se diferencie do seu ambiente.

 “Entropía es el grado de desorden, el equilibrio máximo en el cual no se puede haber cambios físicos ni químicos, ni se pude desarrollar ningún trabajo y donde la presión, la temperatura y la concentración son uniformes e irreversibles en todo el sistema. Solo los sistemas en desequilibrio pueden desarrollar trabajo.⁴”

Consoante o princípio da unidade da energia, uma modalidade de energia pode ser transformada em outra.

“De acuerdo con la  primera ley de la termodinámica, en cualquier proceso el total de energía de un sistema más la de alrededores permanece constante. Sin embargo la energía puede sufrir transformaciones de una forma a otra, como lo son, el calor, la luz, la electricidad, la energía mecánica y la química. La segunda ley de la termodinámica limita los tipos de transformación de energía y predice la dirección en la cual dichas transformaciones deben ocurrir, desde un punto de vista estadístico, en cualquier proceso químico o físico. La segunda ley de la termodinámica establece que, en los sistemas cerrados, todo procede en la dirección del máximo equilibrio entre el sistema y sus alrededores (el universo). A esto se lo conoce como aumento de la entropía. Entropía es el grado de desorden y de caos.⁵”

Há uma tendência universal para os estados de maior degradação: catamorfose, indiferenciação, um direcionamento para baixo (resfriamento, nivelamento energético, desorganização, caos), enfim, a “morte entrópica”, incluindo a morte dos sistemas vivos.

Mario Chaves⁶  diz que Gibbs formulou a teoria de que essa probabilidade tende naturalmente a aumentar, acompanhando o envelhecimento do Universo e que a medida dessa probabilidade é designada entropia.

Existe, pois, uma tendência universal característica daentropia, a de aumentar continuamente, no sentido de estados de maior degradação: catamorfose, indiferenciação, tudo sendo direcionando para baixo (resfriamento, nivelamento energético, desorganização, caos), enfim, a “morte entrópica”, incluindo a morte dos sistemas vivos, sendo esta tendência designada com o nome de entropia, a qual teria a probabilidade de aumentar com o envelhecimento do universo.

A medida de tal probabilidade é designada entropia. 

Em razão dessa tendência de aumento contínuo e permanente da entropia, pode se afirmar que o estado mais provável do planeta Terra é o seu total resfriamento.

  Tal já aconteceu com Marte, cujo estado atual equivale a um exemplo patente dos efeitos da ação da entropia, desenvolvida através de bilhões de anos.

Um dia, em passado longínquo, Marte teria apresentado as condições climáticas semelhantes às existentes, hoje, na Terra, uma vez que o estado mais provável, de ambas, é o resfriamento total, assim como o estado mais provável da vida é a morte e, o estado mais provável da administração é o caos.

 “No universo como um todo, o estado mais provável é o caos, a quiescência, a desorganização, a morte entrópica, a catamorfose. O estado mais provável da terra é a nivelação, as montanhas destruídas pela erosão, os rios correndo para o mar e levando com eles a substância das montanhas pela gravidade. O estado mais provável do sol é o apagar-se depois que todas as reações possíveis, as explosões atômicas das quais a terra deriva sua energia tenham ocorrido, simplesmente porque a probabilidade de sua ocorrência vai aumentando com o passar do tempo. Embora o apagamento do sol esteja a bilhões de anos pela nossa frente, não poderemos deixar de pensar em nós mesmos, usando a brilhante expressão de Wiener, como náufragos no espaço confinados a um espaço condenado. ⁷”

Mas, neste Universo físico, tendente para os estados de maior entropia, indiferenciação, catamorfose e mesmice, eis que em determinado instante, num passado longínquo, eis que surge uma contra corrente à lei geral da entropia - a Negentropia - e a Terra primitiva se transforma em um enclave negentrópico, no âmbito do cosmo.

Nela a entropia tendeu para a diminuição, desenvolvendo-se uma situação de anamorfose, diferenciação e organização da matéria, surgindo a vida e, iniciando-se um formidável e belo "show" planetário.

“La materia viva ha evolucionado de la materia inerte. La materia inerte renueva continuamente los sistemas de materia viva al fluir por ellos, debido al consumo continuo de energía. ⁸”

Os sistemas vivos constituem sistemas auto-organizadores, auto-reguladores e auto-reprodutores, dotados de mecanismos de“feedback”,  portanto homeostáticos, cibernéticos.

 “A vida é o conflito do singular contra o universal; do desequilíbrio de cada sistema (em relação com seu entorno) contra o equilíbrio máximo; do esforço para manter instável com relação à máxima estabilidade a que tende a natureza; da diferenciação contra a indiferenciação; da ordem contra o caos e da sistematização contra a anarquia... A vida representa a evolução da matéria do estado mais provável para o estado mais improvável... a matéria e a energia se movem simultaneamente a favor e contra a vida... O organismo do ser humano, igualmente a  todos os sistemas de matéria viva, composto por duas ou mais células, constitui uma sociedade de células. ⁹”

O ser humano representa um sistema, maravilhosamente construído, com muitas partes distintas interligadas e inter-relacionadas, capazes de contribuem de várias maneiras para a sustentação de sua vida, para a consecução do seu processo reprodutivo e de suas demais atividades, cujo mecanismo decontrole, de regulação, com a finalidade de manutenção dahomeostasia, é o dispositivo cibernético denominado “feedback”.

Sua importância é ressaltada pelas afirmações de Hans Reinhard Rapp¹⁰, citado por Marcelo Azevedo¹¹ "que quando o primeiro processo de feedback foi construído pela evolução começou a vida" e, quanto à oposição entre entropia e negentropia, repetimos a frase lapidar de Aurel David¹², mencionada pelo mesmo autor: “... Mas a matéria vinda dos alimentos passou para o campo da vida e luta com ela contra o resto da matéria. …Quer se trate de órgãos vivos ou bens manufaturados, a matéria que os constitui deixa localmente o curso da entropia para seguir a nossa via.”

Aqui encontramos a mais expressiva manifestação da luta, do antagonismo entre a matéria viva e a matéria inerte, a mais significante constatação da relação dialética entre o ser vivo e oambiente circundante, bem como a mais magistral maneira de expressar da incorporação dos alimentos à massa corpórea do ser vivente.

O surgimento da vida na terra é um evento ocorrido no sentindo inverso ao da entropia, portanto, um acontecimento  com caráter de improbabilidade.

 “Existen, sin embargo, sistemas que se oponen - aunque solo de manera transitoria - a este fluir de la naturaleza que se dirige de la luz y el orden al caos y a las tinieblas. Estos sistemas son los organismos compuestos por materia viva, que constituyen solo una ínfima parte de la materia y energía del cosmos y que, hasta donde se sabe, solo existen en el planeta Tierra. Este a su  vez está formado por una pequeñísima porción de la materia existente. ¹³”

.           A vida corresponde a uma contra corrente à lei geral daentropia, existindo um conflito permanente entre o ser vivo e oambiente que vive, compreendido o sistema ambiental como o somatório de seus quatro componentes: o subsistema físico, osubsistema biológico, o subsistema social e, mais, o subsistema tecnológico.

 “La vida es una enfermedad incurable y una lucha contra la entropía. La medicina es una actividad del ser humano que trata de mantener la integridad de la estructuración y el desequilibrio del organismo humano, como sistema compuesto por materia viva, en contra la tendencia de la naturaleza a la entropía máxima, al equilibrio energético, a la in diferenciación, a la estabilidad y al caos.¹⁴"

A fim de se opor, temporariamente, à ação inexorável daentropia, o homem tem a necessidade de aplicação, contínua e permanentemente, de forças antientrópicos (negentropia), tanto com relação à vida e a saúde, como no que tange aos processos administrativos e às máquinas e, mesmo, ao próprio sistema social global.

A Negentropia, cujos sinônimos são: neg-entropia ou anatropia, neguentropia (entropia negativa = entropia com o sinal invertido), contra-entropia, antientropia, ou ainda, entalpia, significa o movimento da energia no sentido de mais informação, maior organização, mais vida, saúde, progresso e aumento da complexificação, de um determinado sistema.            

Ao longo do processo evolutivo, os seres vivos, agindo uns sobre os outros, integrando o próprio ambiente ou ecossistema(biótopo e biocenose) mantém a sua transformação recíproca.

A interação e os conflitos entre os seres vivos e o ambiente -ambos, sistemas auto-organizadores, auto-reguladores e auto-reprodutores - direcionaram os processos da evolução e da diferenciação das espécies.

Num passado longínquo, chegou-se a fase de hominização, produzindo o homem, cuja dimensão espacial é o corpo e, temporal, a longevidade e a historicidade e, como ápice da evolução biológica, surgiu a consciência.

            A origem da vida, a construção do código genético, os mecanismos da reprodução, todo o processo evolucionário, a diferenciação das espécies, a manutenção do equilíbrio dos organismos vivos (homeostasia), a aquisição dos mecanismos daconsciência e da linguagem são processos negentrópicos.

 Estes processos, direcionados pelas potencialidades ou “virtuosidades da própria matéria”, como preconizam autores materialistas ou mediante ações de uma grande consciência, preexistente, segundo propugnam outros (os idealistas) e, cuja controvérsia é a questão fundamental da filosofia, não discutida, aqui, até porque tal assunto se traduziria através da metáfora, expressa na pergunta:

“Qual dos dois surgiu primeiro: o ovo ou a galinha?”.

Todavia, se a organização da matéria, tanto como o surgimento da vida, tenha sido resultado de potencialidades ou virtuosidades intrínsecas da matéria e, inscritas no seu próprio âmago, como preconiza Engels ou, decorrentes da vontade e ações de uma consciência superior e transcendental, como postulam outros.

Pelo menos, com objetivos operacionais (e o fazemos neste trabalho), poderíamos atribuir a designação de Negentropia a essa “força” ou energia, a esse princípio ou poder organizador,  seja qual for sua origem, se endógena ou exógena, se intrínseco ou extrínseco, em relação à matéria.

A Negentropia seria uma força apta a representar a síntesede todas as modalidades de energia, sejam conhecidas ou desconhecidas, a qual teria presidido a organização da matéria e sua evolução “desde o mineral até a consciência”, na feliz expressão de Pierre Teilhard Chardin. ¹⁵

Com fundamento na lei de transformação da energia (uma modalidade desta pode ser transformada em outra), seria possível, ao menos, operacionalmente - e, para os fins específicos deste trabalho- considerar a Negentropia como um elemento unificador (síntese) de todas as modalidades de energia, conhecidas ou não.

Com referência ao surgimento da vida e ao curso da trilha daevolução, ao processo de hominização (antropogênese) e a sociogênese, não é possível precisar os seus limites, nem o futuro da humanidade e, nem mesmo, se cogitar a respeito, pois isto ultrapassa quaisquer possibilidades de previsão e, até de imaginação.

É esta ação negentrópica que reproduz e, conserva, ainda que, temporariamente, a vida dos animais e dos vegetais, promove aevolução biológica, assim como, mediante a sua expressão em trabalho humano, processa toda a organização e evolução social, científica e tecnológica, em contraposição aos inexoráveis efeitos daentropia.

“La vida es lucha contra la entropía. Esta lucha que es parte del fluir de la materia y la energía en el cosmos, se lleva a cabo en la naturaleza de la cual todo forma parte. Es posible que sólo se limite a nuestro pequeño planeta, que gira silenciosamente en el espacio infinito de una noche eterna. La energía del universo tiende a distribuir-se en todo el espacio en busca del equilibrio, de la mayor estabilidad, de la mayor dispersión y probabilidad posibles, lo que da lugar al grande desorden, a la mayor redistribución, al caos y la entropía máxima.¹⁶”       

Cada célula de um organismo multicelular constitui umsistema, situado no seu ambiente - o espaço intercelular - com o qual efetua intercâmbios de matéria, energia e informações, estabelecendo uma luta constante contra a entropia e, mediante mecanismos cibernéticos de “feedback” procura manter o maior nível de homeostasia, permissível pelo seu potencial genético.

“En cada célula se resumen las tres funciones fundamentales de la materia viva que son: el metabolismo, la reproducción y la adaptación.  Cualquier sistema que metaboliza  y se perpetúa está compuesto por materia viva. Desde este punto  de vista, los virus son sistemas - compuestos de materia viva   - aun más simples que las células. Todas las funciones de la célula, como organismo compuesto por materia viva, significan movimiento, transformación, flujo y recambio constante de materia en el sistema para lo cual se requiere un aporte continuo de energía. Las funciones metabólicas son la nutrición, la respiración y la síntesis de compuestos; de ellas depende la integridad de la célula, como sistema, durante su lapso vital.¹⁷"

Ao longo do processo evolutivo, os seres vivos (sistemas  auto-organizadores, auto-reguladores e auto-reprodutores), agindo uns sobre os outros, integrando o próprio sistema ambiental ouecossistema (biótopo e biocenose),  mantém  a sua transformação recíproca.

Se considerarmos o ser vivente como tese e, o conjunto   espaço-temporal (ambiente e tempo) como antítese, a síntese será a vitória inexorável dessa dupla sobre cada ser vivo, resultando namorte (síntese).

É possível, entretanto, fazer outra assertiva, igualmente verdadeira, em que o par dialético - vida (tese) e morte (antítese) resulta na evolução (síntese), - colocando, pois, a própria morte, a serviço dessa evolução, caracterizando a Dialética dos Sistemas Vivos e a Dialética Cibernética, proposta pelos autores, o que pode ser expresso através do:

                   Princípio Tanatoteleonomia

            A morte é a resultante da predominância absoluta das ações entrópicas sobre as negentrópicas nos sistemas auto-organizadores e auto-reguladores e representa um dispositivo de retroação ("feedback") dos sistemas vivos, cuja teleonomia é possibilitar a manutenção da cadeia alimentar, do equilíbrio ecológico e o desenvolvimento do ciclo da matéria, restituindo-a ao estado de indiferenciação, como constituinte do sistema físico, além de assegurar o processo de diversificação das espécies, constituindo o motor  da evolução biológica.

No bojo deste Princípio estão contidos, ao mesmo tempo,   fundamentos da dialética e da cibernética, cuja justaposição permitiu a proposta da Dialética Cibernética.

“Por medio de la oxidación los compuestos orgánicos  liberan energía y, a su vez, la oxidación significa envejecimiento y aumento de la entropía de dichos sistemas. La oxidación es necesaria para la vida y, al mismo tiempo, significa la muerte. En esto sentido, nos dice Laborit: “Resumiendo, las oxidaciones tendrán el envejecimiento por consecuencia. No es, pues, ilógico decir, que el oxígeno es el tóxico esencial a la vida... Se llega, pues, a un dilema: una forma de vida perfeccionada como la nuestra tiene necesidad de los procesos oxidativas y del oxígeno molecular; pero esos procesos son, sin duda, la origen del envejecimiento y de la muerte. La eternidad o la sumisión al medio, o la libertad y la muerte. En el punto de evolución biológica a que hemos llegado, es evidentemente difícil de imaginar una solución que nos permita conservar la vida y la libertad sin oxígeno.¹⁸"

A capacidade que tem o homem de atuar e transformar seu próprio sistema ou seu ambiente constitui trabalho.

O trabalho, tanto de natureza muscular como intelectual, corresponde ao movimento da matéria, energia e informações e constitui a base de toda atividade econômica.

Há uma constante transferência de entropia de um sistemapara outro ou para o ambiente e vice versa.

O ser humano, igualmente a qualquer sistema biológico, sofre um desgaste ou deterioração ao transformar energia emtrabalho, ocasionando, pois um aumento da entropia em seu organismo.

O homem, ao atuar sobre a matéria, a fim de transformá-la em objeto, acrescenta-lhe negentropia, diminuindo a entropiadeste, enquanto a negentropia do corpo do trabalhador fica diminuída, em razão da transferência para o objeto trabalhado e, conseqüentemente, a entropia do organismo humano se torna aumentada.

Quando nem o equivalente da negentropia, despendido pelo corpo do trabalhador for reposto, mediante o salário recebido, se caracteriza a mais expressiva autêntica forma de “mais valia”.

Se o estado entrópico, decorrente do trabalho, não for neutralizado, mediante a reposição de negentropia, ou entropia negativa, resultará na fome, pobreza, miséria, doença e morte.

“Las enfermedades, tanto las físicas como mentales son... manifestaciones de entropía dentro del sistema-organismo-humano que tiende, en mayor o menor grado, a su caos o anarquía. La curación significa buscar los mecanismos de aporte energético que permitan el desequilibrio, ya que la muerte significa el equilibrio con el universo.¹⁹"

A referência supra, ao equilíbrio com o Universo significa  a involução da matéria viva até o seu nivelamento com a matéria inerte que corresponde à maioria da constituição do universo.

“La materia viva existente incluye una parte ínfima de la totalidad de la materia inerte que hay en el universo.²⁰"

As ações de saúde correspondem a um conjunto de medidas, capazes de possibilitar a transferência de negentropia do ambiente(sistema de saúde) para o corpo da pessoa assistida, objetivando manter o desequilíbrio deste, com o Universo, já que o verdadeiro equilíbrio com a matéria inerte corresponde à morte.

O enfermeiro, o médico, bem como outros profissionais, situados no sistema de saúde, portanto no ambiente da pessoa assistida, transferem negentropia do sistema de saúde (ambiente) e, conseqüentemente, também, do seu próprio corpo, para o do  paciente, a fim de neutralizar ou minimizar a sua condição entrópica, correspondente ao  processo mórbido.       

“La medicina pretende mantener funcionando correctamente los mecanismos, que el mismo organismo humano utiliza, para permanecer diferenciado y en desequilibrio con el medio ambiente, para continuar vivo, y eliminar todo aquello que agrede y amenaza la integridad y la estructura del organismo.²¹”

Os processos de informação e comunicação contribuem para a diminuição da entropia no interior do sistema social, à custa doambiente, cuja entropia é aumentada.

O aporte de negentropia no organismo humano e no sistema social, como um todo, corresponde a um aumento da entropia doambiente.

“Los sistemas compuestos por materia viva (organismos e sociedad) negativizan su entropía “robándole” entropía negativa a sus alrededores, ya que así mantienen su orden y su desequilibrio ocasionando desorden e equilibrio en el medio que los rodea. Se introduce una cantidad de entropía negativa de fuera hacia a dentro del sistema compuesto por materia viva.²²

A entropia dos sistemas vivos é neutralizada através da reposição de negentropia ou entropia negativa - expressões que se equivalem - mediante a sua extração do ambiente. 

Há uma interação entre os sistemas vivos e o sistema ambiental, constituindo uma totalidade em que ambos se afetam mutuamente, correspondendo a um processo integrativo, em que um é parte do outro, formando, na realidade, um novo sistema de maior amplitude, de natureza mista: o sistema vivo/ecossistema. 

Face à sua importância do antagonismo entre a Entropia e aNegentropia, o tema será complementado nos Capítulos VII -Cibernética dos Sistemas Vivos, VIII - Dialética dos Sistemas Vivos,  IX - Dialética Cibernética e X - Sistemismo Ecológico Cibernético Informacional.

Os dois capítulos seguintes (XI e XII) relacionam e apresentamos enunciados dos princípios da perspectiva sistêmica ecológica cibernética informacional, que corresponde ao objeto precípuo deste livro.

O último capítulo (XIII) aborda um utópico sistema social que se convencionou designar como “Sociedade Cibernética”  por enfatizar, sobretudo, a presença de mecanismos regulatórios, ou cibernéticos, passiveis de disciplinar uma sociedade equilibrada, aberta, democrática, humana, justa e integrativa, apta para garantir um padrão mínimo de qualidade de vida a todos os seus cidadãos.

                                      Todos os direitos reservados aos autores

copyright Ó by Edson N. Paim e Rosalda C.N. Paim

Diagramação: Marcos A. de Oliveira

Técnico em Informática

Dados Internacionais de catalogação na Publicação (CIP)

(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

            Paim, Edson N.

            Paim, Rosalda C. N.

  Sistemas, Ambiente & Mecanismos de Controle - Sistemismo Ecológico Cibernético Informacional

/  Edson N. Paim,  Rosalda Paim

     Organização: Marcos Antônio de Oliveira  - Lambari (MG)      
          Impressão: Gráfica Sul Mineira Ltda, 2009. 282 p.

  1 - Sistemas, Ambiente & Mecanismos de Controle - Sistemismo Ecológico Cibernético Informacional

        Editora

Livraria Aquarius

Rua Estevão Alves Correa, 363 

TEL: (0XX - 67) 3241-3860

                     AQUIDAUANA - MS     

HOMEOSTASIA E REOSTASIA

Valdir Luna da Silva

Depto. Fisiologia e Farmacologia

CCB/UFPE

Uma das coisas que mais caracteriza um ser vivo é sua interação com o meio que o cerca. Pelo menos em boa parte de sua vida, os organismos vivem às custas de uma troca de energia, matéria e informação com o ambiente (fig.01).

A energia é essencial para o funcionamento do organismo. O animal utiliza a energia dos alimentos oxidando-os. Uma parte dessa energia é acumulada na forma de ligações químicas e outra parte é utilizada para produzir calor, movimento ou novas reações químicas. A matéria, formadora do corpo do animal, é continuamente perdida pelo desgaste ou para fornecer energia. Dessa forma, a matéria é continuamente absorvida, transformada e devolvida ao ambiente em uma forma mais desorganizada como as fezes. Outro processo importante é a captação de informação do ambiente. Essa informação direciona todo o comportamento e o amadurecimento dos organismos em todos os níveis do reino animal e é processada na forma de códigos elétricos ou químicos. Em todos os níveis de organização da matéria viva podemos encontrar esse fluxo de informação. Dessa forma, podemos considerar os animais como centros transformadores que continuamente trocam com o ambiente, matéria, energia e informação e que dependem desse fluxo para se manterem vivos. O biologista Ludwig von Bertalanffy, na primeira metade do século XX, estudou esse fenômeno e descreveu os organismos vivos como "Sistemas Abertos" (fig.02), pois estão em constante troca de elementos com o ambiente externo (Capra, 1996; Douglas, 1999):

O organismo não é um sistema estático, fechado ao mundo exterior e contendo sempre componentes idênticos; é um sistema aberto (quase) estacionário, onde matérias ingressam continuamente vindas do meio ambiente exterior, e neste são deixadas matérias provenientes do organismo (Bertalanffy, 1938).

ESTABILIDADE E MUTABILIDADE

À primeira vista, um organismo funcionando como um sistema aberto pode parecer deveras susceptível a flutuações ambientais e se tornar instável. Na verdade, não é bem assim. Nos seres vivos os conceitos de estabilidade e mudança assumem um papel de destaque que é essencial para a manutenção da vida. Se não houvesse estabilidade não haveria evolução pois as características de cada geração não passariam à descendência e seriam perdidas. Nossa própria massa seria extremamente volátil e não haveria garantia da manutenção das características bioquímicas essenciais à vida. Os organismos se mantém vivos em função de sua capacidade de estabilizar sua organização interna, evitando a desintegração em um estado cada vez mais desorganizado. Schrödinger (1947), descreveu esse fenômeno como a capacidade de manter baixa entropia (desordem) pela retirada de entropia negativa (ordem) do ambiente. Em outras palavras, os seres vivos se mantêm estavelmente organizados à custa da desorganização do ambiente.

A importância dessa estabilidade para a manutenção da vida foi destacada por Claude Bernard (1872) em sua afirmativa: "A constância do meio interno é a condição da vida livre" (Randall et al., 2000; Ashby, 1970).

Por outro lado, a manutenção da "estabilidade" em meio a um ambiente em constante mudança, exige mecanismos eficientes para superar as dificuldades e regular os fluxos de entrada e saída do organismo vivo. Podemos representar as dificuldades envolvidas nesse processo imaginando uma pessoa que procura se manter de pé em cima de uma prancha que flutua sobre uma superfície líquida em permanente mudança Figura 03.

Para se manter equilibrado, esse indivíduo deve realizar ajustes posturais para compensar um ambiente flutuante. Dessa forma os organismos vivos mantêm a estabilidade às custas de mutabilidade. Na verdade, apesar da importância da estabilidade, a mutabilidade é essencial para os organismos. Sem a nossa capacidade de mudar seria impossível a adaptação a ambientes diversos, assim ela aparece sob as mais diversas formas: alterações na temperatura do corpo, movimento do sangue, processos digestivos, crescimento, puberdade, velhice, aprendizado, aclimatação etc.

Podemos destacar dois tipos principais de alterações no organismo. As que buscam manter os parâmetros orgânicos do animal em um nível estável, o nível de referência, e as que buscam alterar o nível de referência. As primeiras correspondem às regulações que o organismo lança mão para compensar flutuações aleatórias do ambiente e que, por isso, não podem antecipar. A capacidade e os mecanismos que possibilitam essas mudanças reativas foram denominados de homeostasia por Cannon (Langley, 1980). O segundo tipo corresponde àquelas que ocorrem de forma não imediatamente relacionadas a algum evento e se instalam alterando o nível de referência de algum parâmetro orgânico para possibilitar a adaptação do organismo diante de alterações de seu ambiente interno ou externo. Elas podem aparecer de forma periódica ou não. Uma boa denominação para esse fenômeno é reostasia (Mrosovsky, 1990). Dessa forma podemos dizer que os animais apresentam a fisiologia da estabilidade (Homeostasia) e a fisiologia da mudança (Reostasia).

Na verdade, os dois processos existem para manter os sistemas vivos em um estado definido por Bertalanffy como "Fliessgleichgewicht" ou "Equilíbrio fluente". Em cibernética é definido como "Estado estacionário afastado do equilíbrio". Além desses dois tipos de flutuação ainda podemos encontrar componentes caóticos que são comuns nos sistemas vivos (Glass e Mackey, 1997).

TERMODINÂMICA E VIDA

Essas características peculiares dos seres vivos tem chamado a atenção dos físicos em função da aparente violação das Leis da Termodinâmica:

A luta generalizada pela existência de seres animados não é portanto a luta pela meteria-prima – esta, para os organismos, corresponde ao ar, a água, o solo, todos presentes fartamente – nem é tampouco a luta pela energia que existe em abundância em qualquer corpo na forma de calor (embora, infelizmente, não transformável), mas é a luta pela entropia, que se torna disponível através da transição de energia do sol quente para a terra fria (Boltzmann, 1886).

Portanto, o estratagema que o organismo usa para se manter estacionário em um nível bastante alto de ordenação (= nível bastante baixo de entropia) na verdade consiste em continuamente sugar ordenação do seu ambiente... as plantas...é claro, conseguem seu suprimento mais poderoso de entropia negativa na luz solar (Schrödinger, 1944)

O aparente conflito pode ser resumido na pergunta: como a vida apresenta um padrão cada vez mais organizado em meio a um mundo não vivo que flui em direção ao CAOS? A primeira Lei diz que a energia não pode ser criada nem destruída e que a energia total em um sistema fechado ou isolado permanece a mesma. A segunda Lei afirma que qualquer processo real somente pode prosseguir em uma direção que resulte em aumento da entropia (desordem). Segundo Schrödinger (1947), a vida exibe dois processos para reduzir sua entropia. Os seres vivos geram ORDEM a partir de DESORDEM e geram ORDEM a partir de estados já ORGANIZADOS (fig.04).

A solução da questão está no fato de que os organismos vivos não são sistemas fechados mas sim abertos, portanto não obedecem às Leis da Termodinâmica na forma que foram expostas, limitadas a sistemas fechados (Schneider e Kay, 1995).

A FISIOLOGIA DA ESTABILIDADE – HOMEOSTASIA

Os primeiros registros de que o organismo possui uma forma de ajuste para manter sua estabilidade se devem a Hipócrates. Ele acreditava que as doenças eram curadas por poderes naturais, isto é, dentro dos organismos existiriam mecanismos que tenderiam a ajustar as funções quando desviadas de seu estado natural. Em 1885, o fisiologista belga Frederico declarou que o ser vivo é uma organização em que cada influência perturbadora induz, de per si, o incremento de uma atividade compensadora para neutralizar o distúrbio. Apesar de vários pesquisadores possuírem essas idéias, é mais amplamente conhecido o trabalho do fisiologista francês Claude Bernard que, em 1865, publicou o livro intitulado "Introduction to the Study of Experimental Medicine". Nesse trabalho ele lança a idéia de que os organismos possuem um ambiente interno que deve ser mantido constante. Bem depois de Claude Bernard, um fisiologista americano chamado Walter Cannon publicou um artigo intitulado "Organization for Physiological Homeostasis"., onde aprofunda as idéias de seus predecessores e propõe o termo Homeostasia para expressar essa característica essencial dos organismos vivos (Langley, 1980).

Podemos recorrer à engenharia para representar uma função orgânica a ser mantida estável a representa-la em um modelo hidráulico (fig.05). Neste modelo, o nível da água no tanque dependerá essencialmente da relação entre a entrada e a saída. Como esses parâmetros não estão controlados, o nível da água é instável pois pode ser facilmente afetado por alterações na entrada e na saída. Para se atingir o equilíbrio característico dos organismos vivos, a entrada e a saída do sistema devem ser, necessariamente, controladas. Podemos representar esse controle acrescentando duas bóias ao nosso modelo (fig.06).

Agora o nível do líquido no tanque se torna bem mais estável. As bois funcionam como sensores. Se houver aumento no fluxo de entrada, o nível tenderá a subir, o que provocará redução do fluxo de entrada por B1 e aumento da saída por B2 até que o nível correto seja atingido. Os sistemas que funcionam como o da figura 05 são chamados de SISTEMAS NÃO CONTROLADOS e os que funcionam como os da figura 06 de SISTEMAS CONTROLADOS. A cibernética representa os sistemas em diagramas como o da Figura 07:

 

Na figura 07A, o sistema é não-controlado. Existe uma função que representa a relação entre a entrada e a saída. Essa relação é a função de transferência Ft (Douglas, 2000).

A função de transferência representa os processos que existem dentro do sistema e que produzem uma determinada saída (S) a partir de uma entrada (E). No caso 7A, alterações na entrada ou na saída não são acompanhadas por alterações compensatórias no sistema. Na figura 07B, o trabalho do sistema é acompanhado por um sensor que compara o parâmetro a ser regulado com um valor de referência. A partir dessa comparação, podem ser ativados sinais de ajuste em função da discrepância entre o sensor e a referência (Cabanac et al, 2000).

Quando o sinal de ajuste atua sobre o subsistema de entrada, ou seja, regula um mecanismo anterior ao sensor, chamamos esse processo de retroalimentação. Quando o sinal de ajuste atua sobre o subsistema de saída, ou seja, regula um mecanismo posterior ao sensor, chamamos esse processo de anteroalimentação. Tanto o retroalimentação quanto o anteroalimentação podem se apresentar como negativas ou positivas. O retroalimentação negativa e o anteroalimentação positiva são essenciais à manutenção da estabilidade do sistema. O processo positiva produz no subsistema um efeito diretamente proporcional à diferença entre o sensor e o nível de referência enquanto o processo negativa produz um efeito inversamente proporcional.

Imaginemos o sistema de regulação de água no organismo humano. A aquisição e a perda de água regulam o nível do líquido no corpo. Se esse nível estiver abaixo do normal (referência), o sistema reduz a perda e aumenta a aquisição (fig.08).

Na figura 08, o sinal que controla a aquisição e preservação trata-se de um retroalimentação negativa, pois se o nível da água desce, ela provoca um aumento no fluxo de entrada e se o nível da água sobe ela provoca a redução desse fluxo. O sinal que controla a perda de água trata-se de um anteroalimentação positiva pois nas mesmas situações, ele provoca respectivamente a redução do fluxo e o aumento do fluxo de perda de água. Tanto o retroalimentação negativa quanto o anteroalimentação positiva são essenciais para a manutenção de um estado estável.

Alguns pesquisadores acham útil a distinção entre dois tipos de sistemas controlados. Aqueles com regulação de variável e aqueles commodulação (ou controle) de variável. A regulação ocorre nos parâmetros de variáveis intensivas, aqueles que possuem sensores participando diretamente do processo regulatório como a temperatura corporal (termoreceptores), pressão arterial (baroreceptores) e concentração de substâncias (quimioreceptores). As variáveis moduladas (controladas) são representadas pelas funções fisiológicas como a produção de calor, o débito cardíaco e a ventilação pulmonar.

A temperatura é regulada através da modulação da produção de calor, das perdas evaporativa e radiativa e do comportamento. A pressão sanguínea é regulada através da modulação do débito cardíaco e da resistência vascular. As concentrações de CO2 e de O2 no sangue são reguladas através da modulação da ventilação pulmonar. Do ponto de vista matemático, os parâmetros regulados são variáveis e os parâmetros modulados são funções. (Cabanac et al., 2000).

FISIOLOGIA DA MUDANÇA – REOSTASIA

Reostasia pode ser definida como a condição em que: a qualquer momento o nível de um parâmetro é mantido próximo à referência por mecanismos homeostáticos mas, ao longo do tempo, o nível de referência é alterado (Mrosovsky, 1990 ). Dessa forma, podemos admitir que enquanto a homeostasia é um fenômeno observado em uma escala de tempo de curto prazo, a reostasia se refere a fenômenos que são observados em maiores escalas de tempo, ou seja, através de séries temporais. A figura 09 representa os tipos de alteração observados ao longo do tempo em uma série temporal. Podemos identificar pelo menos quatro tipos de alteração nesse gráfico: uma tendência, variações não periódicas, variações periódicas e flutuações aleatórias de curto prazo. As flutuações aleatórias de curto prazo representam fuga do parâmetro em relação ao nível de referência e são ajustados por mecanismos homeostáticos mas a tendência, as variações não-periódicas e as variações periódicas representam alterações no próprio nível de referência.

Mrosovsky apresenta dois tipos de reostasia, a reativa e a programada. A reostasia reativa se refere àquelas alterações do nível de referência ocorridas como resposta a algum estímulo. Dessa forma ela ocorre apenas na dependência da presença do estímulo. O exemplo mais evidente de reostasia reativa é a febre. O nível de referência de temperatura do corpo pode ser alterado pela presença de agentes pirogênicos em circulação. Dessa forma os processos homeostáticos passam a tentar manter a temperatura do corpo em um nível mais elevado. Esse fenômeno pode ser observado mesmo em animais ectotérmicos. Após uma injeção de patógenos, a iguana do deserto,Dipsosaurus dorsalis, tendo acesso a alguma fornte de calor, se posiciona de forma a absorver mais calor e aumentar a temperatura do corpo. Ela ajusta seu comportamento para se tornar febril.

A reostasia programada se refere àquelas alterações que são obrigatórias em certas fases do ciclo de vida. Podemos citar como exemplos a elevação da temperatura do corpo da mulher durante a fase lútea do ciclo menstrual, a redução do nível de CO₂ (P_CO2) alveolar em mulheres grávidas e o estado de consciência ao longo do ciclo de sono e vigília. Essas alterações programadas são essenciais por permitir o ajuste da fisiologia dos organismos a condições específicas que venham sendo seletivamente importantes ao longo da história evolutiva da espécie. Se essas condições se expressam de forma periódica, torna-se possível e adaptativamente vantajoso para o organismo ajustar sua fisiologia antecipadamente em relação a essas condições específicas. Assim, muitos parâmetros fisiológicos apresentam caráter recorrente e com períodos que se expressam de forma claramente antecipativa em relação às alterações periódicas de seu ambiente. Esse tipo de alteração é tão importante que virtualmente todos os organismos estudados apresentam esses fenômenos conhecidos como ritmos biológicos. É possível, portanto, deduzir que os organismos que possuíam essa capacidade de antecipação sobreviveram e transmitiram essa característica a sua descendência (Menna-Barreto e Marques, 1997, 2002).

BIBLIOGRAFIA

ASHBY, W. ROSS (1970). Introdução à Cibernética. Editora Perspectiva. São Paulo

CAPRA, FRITJOF (1996). A Teia da Vida. Editora Cultrix. São Paulo.

CABANAC, MICHEL e RUSSEK, MAURICIO (2000). Regulated Biological Systems. Journal of Biological Systems, v. 8, n.2,  p. 141-149.

DOUGLAS, CARLOS ROBERTO (2000). Tratado de Fisiologia Aplicada às Ciências da Saúde. Robe Editorial. São Paulo.

GLASS, LEON e MACKEY, MICHAEL C. (1997). Dos Relógios ao Caos. EDUSP. São Paulo

LANGLEY, L. L. (1980). Homeostasis. Editora Alhambra. Madrid.

MENNA-BARRETO, L. e MARQUES, N. (1997). Cronobiologia: Princípios e Aplicações. EDUSP, São Paulo. 1^a. edição.

MENNA-BARRETO, L. e MARQUES, N. (2002) O tempo dentro da vida, além da vida dentro do tempo. Ciência e Cultura, outubro 2002. p. 44-46.

MROSOVSKY, N. (1990). Rheostasis: The Physiology of Change. Oxford University Press. New York.

SCHNEIDER, ERIC D. e KAY, JAMES J. (1995). Ordem a Partir da Desordem: A Termodinâmica da Complexidade Biológica. In: Michael P. Murphy e Luke A. J.

O’Neill (Org.). O que é a vida: 50 anos depois. UNESP. São Paulo.

SCRÖDINGER, ERWIN (1947). O Que é a Vida?. Editora Fragmentos. Lisboa

RANDALL, DAVID; BURGGREN, WARREN e FRENCH, KATHLEEN (2000). Fisiologia Animal. Guanabara Koogan. Rio de Janeiro.

Outros artigos

 Princípio da Enfermagem Sistêmica

                 A Teoria Geral dos Sistemas que postula a existência de um universo interrelacionado, sistêmico, cujo fundamento é a organização sistêmica dos seres brutos (sistema físico), dos seres vivos (sistema biológico) dos instrumentos (sistema tecnológico) e das associações humanas (sistema social), constitui o alicerce fundamental da Enfermagem Sistêmica.

                  Corolários:

               - Neste Universo sistêmico, em que o conjunto dos seres vivos constitui um dos seus subsistemas, enquanto o dos humanos corresponde a sub-subsistema, cuja estrutura (anatomia), assim como o funcionamento (fisiologia), são eminentemente sistêmicos, impõe-se que sejam estudados mediante a utilização da abordagem sistêmica, daí a necessidade de se adotar, também, uma visão sistêmica na enfermagem - a enfermagem sistêmica, um dos pilares da Teoria Sistêmica Ecológica Cibernética de Enfermagem. 


             -  A partir da perspectiva sistêmica do Universo, dos seres vivos, dos humanos, da anatomia, da fisiologia, da enfermagem e da sua teorização, podemos nos referir:  
               No nosso planeta sistêmico, em que a sociedade, dia a dia, se torna mais estruturada como sistema, o Setor de Enfermagem deve ser designado e estudado sob a forma sistêmica (como sistema de enfermagem e  subsistema do setor Saúde ou sub-subsistema do setor Social).

          No âmbito do processo produtivo, inclui-se a enfermagem como subsistema do sistema industrial terciário (prestação de serviços), cujo produto final é a assistência de enfermagem.
        O subsistema de enfermagem representa importante elo entre o homem (família, comunidade, sociedade) e o sistema de saúde.
            O "telos" (objetivo, propósito) do sistema de enfermagem coincide com o do paciente (cliente) e com o do sistema de saúde, ou seja, "permitir que os indivíduos de uma sociedade mantenham, durante o maior tempo possível, o mais alto nível de saúde permissível pelo seu potencial genético e as circunstâncias ambientais".

         Para atingir seu "telos", a enfermagem exerce as ações de enfermagem, que consistem na transferência de negentropia do enfermeiro para o cliente e/ou ambiente ou .para um e/ou outro, com o objetivo de ou eliminar ou, ao menos,  diminuir suas condições entrópicas.

         O Sistema de enfermagem é o agregado dos serviços de enfermagem integrantes de todas as instituições que prestam serviços  e  distribuem bens de saúde, na área considerada.

      Entre os aparelhos prestadores de assistência de enfermagem podemos citar os Departamentos, Divisões, Serviços ou Seções de enfermagem dos Ministérios, Secretarias Estaduais ou Municipais de Saúde, Hospitais, Centros ou Postos  de  Saúde, que constituem subsistemas do sistema de saúde.