Estudià física a la Universitat de Barcelona, on es doctorà el 1976 i on fou professor de teoria dels processos irreversibles des del 1981 fins al 2016. Professor convidat a la Danube University Krems (Àustria), entre el 1993 i el 1995 fou president de l’Ecsite (European Collaborative for Science & Technology).
Molt dedicat a la divulgació científica, el 1983 impulsà a l’editorial Tusquets la col·lecció Metatemas, que dirigí, on publicà obres clàssiques del pensament científic, i també molts dels seus llibres. Fou també un assidu col·laborador amb articles científics a la premsa general i no especialitzada (Mètode, El País, El Periódico de Catalunya). Autor d’una vintena de llibres i d’un centenar de treballs d’investigació sobre termodinàmica, matemàtica, biofísica, microbiologia, paleontologia, entomologia, museologia científica i filosofia de la ciència, entre les seves publicacions cal destacar Nosotros y la ciencia (1980), Ideas sobre la complejidad del mundo (1985), Amazonia, ilusiones ilustradas (1996), Introducció a la teoria de la probabilitat i la informació (1996, en col·laboració amb Jaume Masoliver), Ideas para la imaginación impura (1998), Si la naturaleza es la respuesta ¿cuál era la pregunta? (2002), La rebelión de las formas (2004), A más cómo, menos por qué (2006), Yo, lo superfluo y el error (2009), Las raíces triviales de lo fundamental (2010), Más árboles que ramas: 1116 aforismos para navegar por la realidad (2012), Altamira, un mar de historias (2013), El pensador intruso (2014), Algunos años después (2015), El Derecho de los animales (2015), Solo tenemos un planeta (2017, amb Joan Martínez Alier), Teoría de la creatividad, eclosión, glòria y miseria de las ideas (2017) i Solo se puede tener fe en la duda (2018).
Del 1991 al 2005 fou director del Museu de la Ciència de Barcelona, que seria l’embrió del CosmoCaixa, el qual contribuí a crear. Fins el 2014 fou el director científic de la Fundació ‘la Caixa’. Membre fundador (2010) de l’European Museum Academy (EMA), l’any 2013 assumí la direcció museològica del projecte de la seu de l’Hermitage a Barcelona, amb l’objectiu de convertir el futur museu en un innovador centre per al desenvolupament de la síntesi entre art i ciència.
Entre les nombroses distincions que rebé cal esmentar el premi Vi Reserva Raimat de la Cultura (1995), el premi de periodisme Juan Mari Arzak per l’article Aproximació a una copa de vi negre (2003), el Premi Nacional del CoNCA en la categoria de pensament i cultura científica (2005), la Creu de Sant Jordi (2007), el premi Catalunya Fundació Privada (2007) i el doctorat honoris causa per la Universitat de Lleida (2010). Pòstumament (2020), l’Ajuntament de Barcelona li atorgà la Medalla d’Or al mèrit científic.