S = Q/T.

Из, казалось бы, очевидного факта, что тепло всегда перетекает от более горячего тела к более холодному, следовало, что приращение энтропии ΔS в замкнутой физической системе может только возрастать

ΔS(t+) ≥ 0.                              (1)

Фундаментальные законы физики инвариантны относительно изменения знака времени, что исключает логический вывод из них соотношения (1). Тем не менее, неоднократно предпринимались попытки сделать это, привлекая понятие вероятности. Наиболее строго это проделал Л. Больцман, предложивший формулу, связывающую энтропию со случайностью движения материи на уровне микромира

S = k logW.                              (2)

В этой формуле W обозначает число всевозможных значений энергии, которые могут принимать элементарные частицы, образующие тело. Коэффициент k, который со временем получил название константа Больцмана, является одной из фундаментальных постоянных современной физики. Независимо от Больцмана, Дж. Гиббс, развивавший последовательный статистический подход к описанию движения микрочастиц, вывел более общее соотношение для энтропии

S = k H,

где функция H напрямую зависит от распределения вероятностей pi энергетических уровней частиц

H = – Σ pi log pi.                        (3)

Определенную таким образом энтропию называют энтропией Гиббса. Если в (3) положить, что все вероятности pi равны между собой, то получится выражение для энтропии Больцмана (2).

Уже в XX веке, после долгой полемики, в которой приняли активное участие такие величины, как А. Эйнштейн и Н. Бор, физики пришли к выводу, что случайность носит в природе неустранимый, более того, фундаментальный характер. Вероятностная трактовка энтропии получила глубокое обоснование. Однако Второе Начало не стало от этого Законом. Все попытки доказать его содержали логические, иногда очень тонкие, погрешности (в отличие от Первого Начала, оказавшегося, в конце концов, просто Законом сохранения энергии). Поэтому энтропия по-прежнему остается довольно загадочным понятием физики. Тем более, когда она проникает в столь же загадочное явление как жизнь.

Книга Э. Шредингера заканчивается таким пассажем:

«Физикой управляют статистические законы. В биологии мы встречаемся с совершенно иным положением. Единичная группа атомов, существующая только в одном экземпляре, производит закономерные явления, чудесно настроенные одно в отношении другого и в отношении внешней среды, согласно чрезвычайно тонким законам».

«Единичная группа атомов», о которой идет речь, это молекула дезоксирибонуклеииновой кислоты (ДНК). Это открытое в 1869 году вещество к 1944 году было надежно определено как носитель наследуемых свойств живых организмов. Особенно поразительным было осознание того, что эта молекула есть некий код, в котором записана вся информация о живом организме. Более того, это не просто код, а программа развития зародыша организма в полноценную форму. Вот как об этом написано у Шредингера:

«Но термин шифровальный код, конечно, слишком узок. Хромосомные структуры служат в то же время и инструментом, осуществляющим развитие, которое они же предвещают. Они являются и кодексом законов и исполнительной властью или, употребляя другое сравнение, они являются и планом архитектора и силами строителя в одно и то же время».

Помещенный в соответствующую «вычислительную» среду единственный экземпляр ДНК запускает невероятный с точки зрения статистической физики динамический процесс, нарушающий Второе Начало. Для этого достаточно, чтобы в среде поддерживались определенные физические условия (температура, давление, поток света и т. п.) и содержались достаточно простые компоненты.