המילה "חיים" שגורה בפי כולנו ובעלת משמעות רבה. יחד עם זאת, למרות הצורך האדיר למצוא את משמעות המילה חיים, אין הסכמה אמיתית לגבי הגדרתה. בתחקיר לספרו העוסק בהגדרת החיים, הגיאוביולוג ראדו פופה (Popa) ספר יותר מ-300 הגדרות שונות למילה חיים, שהופיעו כולן בפרסומים מדעיים.
המסע המודרני להגדרת החיים החל מנקודת מבט פיסיקלית: זוכה פרס נובל בפיסיקה, ארווין שרדינגר, תיאר ב-1943 בספרו "מהם החיים" את הניגודיות בין חוקי הפיסיקה – לפיהם קיימת כל הזמן שאיפה לאי סדר, לבין היצורים החיים אשר משמרים מצב קבוע והינם מסודרים מבחינה מבנית עד לרמת המולקולות. חדר השינה תמיד מתבלגן כי אילו הם חוקי הטבע; באותו אופן, אם נזרוק חולצה מהחלון היא אף פעם לא תיפול על הרצפה כשהיא מקופלת. לעומת זאת, ביצורים חיים כל הזמן מושקעת אנרגיה על מנת לשמר מצב קבוע ומסודר, וסדר זה עובר ביצורים חיים בתורשה מדור לדור. למרות תרומתו הרבה של שרדינגר לתחום הפיזיקה הקוונטית, תפיסתו נתקלה בביקורת רבה, וכיום נתפסת כמוטעת.
עם התפתחות מדע הביולוגיה חלה קפיצת מדרגה בהבנה איך יצורים חיים פועלים. בשישים השנים האחרונות נצטבר יותר ידע במדעי החיים מאשר בכל ההיסטוריה האנושית שקדמה להן. מדענים החלו מבינים את הביולוגיה של התא, את תפקידיהם של החלבונים, של ה-DNA ושל ה-RNA, ובתוך כך את המנגנונים המאפשרים את הורשת התכונות מדור לדור. כל אילו לא היו רלוונטים להגדרת החיים, אילולא היו מגלים שברמה הבסיסית, כל מה שנכון לחיידקים נכון גם לצמחים ונכון גם לאדם. במילים אחרות, כל החיים על כדור הארץ מתבססים על אותם אבני בניין ועל אותם מנגנוני פעולה. הבנה זו עומדת בבסיס תורת האבולוציה שהגה דרווין, ובד בבד נתנה לביולוגיה את היכולת להגדיר מהו המכנה המשותף לכל החיים בכדור הארץ. אך האם הגדרת "מהו חי בכדור הארץ?" הינה גם הגדרת החיים?
תנועה היא מאפיין של החיים. לא רק בעלי חיים מבצעים תנועה. כל תא חי זקוק לתנועה על מנת לקלוט מזון מהסביבה, להפריש פסולת, לבצע מיטוזה ועוד.
בשאלה זו בדיוק התחבטו מדעני סוכנות החלל של ארצות הברית: אחד האתגרים שהוצבו בפני סוכנות החלל הוא לחפש חיים מחוץ לכדור הארץ, והם ניסו להגדיר מה בדיוק הם אמורים לחפש. האם הם אמורים לחפש מערכות המתבססות, בדומה לחיים בכדור הארץ, על חלבונים, DNA, ו-RNA? לשאלה זו הסכימו שהתשובה היא שלילית. למעשה קיימים מספר ממצאים המרמזים על כך, שייתכן וגם על פני כדור הארץ, היצורים הראשונים היו תאים ללא חלבונים או DNA, והתבססו על RNA בלבד (השערת "עולם ה-RNA"). לאחר דיונים רבים, הגיעו בנאס"א להסכמה סביב הגדרה לפיה, "מערכת חיה היא מערכת כימית, המתחזקת את עצמה ומסוגלת לעבור אבולוציה".
להגדיר חיים, כדי לדעת מה לחפש | עיבוד לתמונה שפורסמה ע"י NASA
בעשור האחרון החלו מדענים לעסוק ברעיון של יצירת חיים מלאכותיים. מרק בדאו (Bedau), ממקימי המרכז האירופי לטכנולוגיית החיים, ניסה לנסח מה יגדיר יצירת חיים מלאכותיים כהצלחה. לפי הגדרתו, מערכת חיה צריכה להיות מוכלת במעטפת כלשהי, לקודד ולשכפל מידע, ולהשיג ולצרוך אנרגיה. כיום קיימות מספר מעבדות המנסות לבדוק מהם הגנים ההכרחיים לקיום תא חי. לאחרונה הצליחה קבוצת מדענים ליצור תא מלאכותי ממעטפת ריקה שמקורה בתא מת, אליה הוחדר DNA סינטטי. תא זה שורד בתנאי מעבדה, והינו נבדל מכל תא חי אחר בעולם בהיותו מתוכנת על ידי גנום מלאכותי. אך האם תא זה הינו יצור חי?
לסיכום, הגדרת החיים היא לא משימה פשוטה משתי סיבות: הראשונה היא מחסור בידע, שכן עד שלא נדע לבטח שאנו מכירים את כל צורות החיים ביקום, לא נדע אם הגדרנו נכון. למשל, כל היצורים החיים על כדור הארץ יודעים גם למות; האם בחלל קיים יצור חי שאינו מת לעולם? איך נדע האם המוות הוא משהו שכל יצור חי חייב לעבור? הסיבה השנייה לקושי בהגדרת החיים נעוצה בכך שיש הרבה סוגים של הגדרות: הגדרות ביולוגיות לוקחות בחשבון את הידע שנצבר על החומרים מהם בנויים יצורים חיים ועל מנגנוני התורשה. הגדרות פילוסופיות, אשר הינן גמישות יותר, נוטות להגדיר מאפיינים דינאמיים כגון "יכולת לעבור אבולוציה" או "שימור והורשה של מצב קבוע ומסודר". יש גם הגדרות "לצורך משימה", כמו חיפוש חיים בחלל, או יצירת חיים מלאכותיים במעבדה, או אפילו משחק ארץ-עיר והחלטה האם וירוס זה חיה. מישהו מכיר חיה אחרת ב-ו'?