Nuestra comprensión del universo natural está lejos de ser completa. Las siguientes preguntas ponen de relieve algunos de los problemas fundamentales. ¿Existe una realidad de la información asociada con los estados de la materia basada enteramente en la causalidad natural? Si es así, ¿qué constituye el mecanismo de intercambio de información (procesamiento) en cada interacción de entidades físicas? Llamemos a la asociación de información con un estado de la materia la representación del valor semántico expresado por la información. Preguntamos, ¿puede el valor semántico ser cuantificado, descrito y operado con símbolos, así como los símbolos matemáticos describen el mundo material? En este trabajo, estas preguntas se abordan de manera sustantiva para establecer los principios fundamentales de los mecanismos de representación y propagación de información con cada interacción física. Se deriva un método cuantitativo de procesamiento de información a partir de los primeros principios para mostrar cómo la semántica estructurada y abstracta de alto nivel puede surgir únicamente a través de interacciones físicas, sin necesidad de un intérprete inteligente. Se demuestra además que la representación natural constituye una base para la descripción, y por lo tanto, para la comprensión, de todos los fenómenos naturales, creando una visión más holística de la naturaleza. Una breve discusión subraya el procesamiento natural de la información como la base para la génesis del lenguaje y las matemáticas. Además de la derivación de la base teórica a partir de observaciones establecidas, el método de procesamiento de información se demuestra además mediante una simulación por computadora.