Một thời gian dài, người ta cho rằng khụng thể ỏp dụng nguyờn lý II cho cỏc hệ thống sống. Theo nguyờn lý này, trong hệ chỉ diễn ra cỏc quỏ trỡnh liờn quan đến sự phõn tỏn năng lượng, entropi của hệ tăng dần tới giỏ trị cực đại, hệ trở nờn hoàn toàn hỗn loạn và vụ trật tự. Đồng thời năng lượng tự do của hệ dần giảm về khụng, cỏc gradient khụng cũn, hệ cũng khụng cú khả năng sinh cụng. Dự sớm hay muộn, hệ sẽ tiến đến cõn bằng nhiệt động. Hay núi khỏc đi, hệ của chỳng ta đó chết, sự sống khụng cũn nữa. Hệ thống sống, trỏi lại, là một hệ cú trỡnh độ tổ chức cao, trật tự đạt tới mức gần như hoàn chỉnh, cỏc cấu trỳc đặc thự được duy trỡ và phỏt triển, cỏc gradient luụn tồn tại và thường xuyờn tỏi sinh, khả năng sinh cụng vẫn dồi dào... Nghĩa là entropi khụng những khụng tăng mà cũn cú thể giảm, năng lượng tự do cũng chằng hề băng khụng. Mõu thuẩn này cú tớnh nguyờn tắc đến mức nhiều người cho rằng cú thể sự sống khụng hoàn toàn tuõn theo cỏc quy luật vật lý. Tuy nhiờn, may mắn thay, đú chỉ là một ngộ nhận. Khú khăn trờn hoàn toàn được giải quyết khi sử dụng đặc tớnh mở của hệ sinh vật. Nguyờn lý II vốn được xõy dựng cho cỏc hệ cụ lập, cũn hệ thống sống của chỳng ta là mộ hệ mở, luụn trao đổi vật chất và năng lượng với mụi trường ngoài. Đú chớnh là điều khiến cơ thể sống khỏc hẳn những hệ vụ sinh.
Biểu thức từ nguyờn lý I: U = F + TS
Giả sử quỏ trỡnh diễn ra trong điều kiện nội năng và nhiệt độ của hệ hằng định. Trong cỏc hệ cụ lập, lỳc đú giảm năng lượng tự do và tăng entropi là hợp lẽ. Tuy nhiờn, trong cỏc hệ thống sống, năng lượng tự do luụn cú thể duy trỡ và tăng lờn nhờ việc oxy húa thức ăn đưa từ bờn ngoài vào hệ, và từ đú entropi của hệ cú thể duy trỡ hay giảm xuống, nghĩa là độ trật tự trong cơ thể sinh vật cú thể được bảo toàn hay tăng cường. Trước đõy, ngạc nhiờn về tớnh tổ chức cao của cơ thể sống, Schroedinger đó từng cho rằng cơ thể sống du nhập một độ trật tự từ mụi trường ngoài qua thức ăn. Tuy nhiờn, Metnhicov đó chỉ ra một cỏch đỳng đắn rằng, mỗi cơ thể khụng những khụng thu nhập mà cũn từ chối những trật tự xa lạ với mỡnh. Cỏi mà cơ thể lấy từ mụi trường chớnh là năng lượng tự do, rồi dựng năng lượng tự do ấy tạo ra cấu trỳc của riờng mỡnh. Trong thế giới vụ sinh cũng cú những hệ thống cú độ trật tự cao mà cấu trỳc tinh thể là một vớ dụ điển hỡnh, tuy nhiờn ở hệ thống này năng lượng tự do lại ở mức cực tiểu, hệ khụng cú khả năng sinh cụng và điều đú khỏc xa với sự sống.
Núi túm lại, cú trật tự cao và khả năng sinh cụng, entropy khụng cực đại và năng lượng tự do khụng cực tiểu là một đặc trưng cú tớnh bản chất của cơ thể sống, và cú bản chất này là nhờ sự trao đổi liờn tục vật chất và năng lượng với mụi trường ngoài.
Sự thay đổi năng lượng tự do dF và Entropy dS của hệ thống mở được chia thành 2 phần : diF và diS ứng với cỏc quỏ trỡnh lý sinh và húa sinh xảy ra trong bản thõn hệ và deF, deS ứng với kết quả tương tỏc với mụi trường ngoài
dF = diF + deF dS = diS + deS
Đối với bản thõn hệ khụng kể đến tương tỏc, diF < 0 và diS > 0. Nhưng trong cơ thể luụn cú những quỏ trỡnh ngược gradient và tăng năng lượng tự do, vớ dụ như việc vận chuyển chất từ nơi cú nồng độ thấp đến nơi cú nồng độ cao hay sự tổng hợp cỏc chất cao phõn tử. Những quỏ trỡnh này thường cú tớnh cục bộ và luụn kốm theo cỏc quỏ trỡnh thuận gradient. Vớ dụ, sự vận chuyển cỏc ion ngược gradient dẫn tới việc tớch lũy năng lượng tự do luụn kốm theo việc thủy phõn ATP và kết quả là trong khu vực cụ thể đú năng lượng tự do của hệ vẫn giảm trong khuụn khổ nguyờn lý II. Nếu hệ nhiệt động khụng mở thỡ điều này sẽ dẫn đến cõn bằng nhiệt động.
ATP lập tức được đền bự, thậm chớ một cỏch dư giả, bằng năng lượng tự do mới đưa từ bờn ngoài vào thụng qua thức ăn, cũn entropy mới sản sinh trong hệ sẽ được thải vào mụi trường, kết quả là deF > 0 và deS < 0. Lỳc này ta núi cú dũng entropy õm từ mụi trường đi vào cơ thể, ứng với quỏ trỡnh thực là cơ thể luụn thải chất cặn bó cú cấu trỳc rất thụ sơ cũng như nhiệt vào mụi trường, đồng thời lấy thức ăn từ mụi trường.
Cú thể cú 3 trường hợp sau: S d S de i dS = 0, hệ ổn định S d S de i dS < 0, hệ phỏt triển S d S de i dS > 0, hệ suy thoỏi
Như vậy, entropy của hệ thống sống cú thể khụng đổi, cú thể giảm và cũng cú thể tăng tựy theo tương quan giữa dũng entropy õm đi vào cơ thể và dũng entropy dương sinh ra trong bản thõn cơ thể. Trong mọi trường hợp, entropy của toàn hệ ‘cơ thể - mụi trường’ luụn dương và điều đú khụng mõu thuẫn với nguyờn lý II.