Publicado: agosto 4, 2025, 1:00 am
Durante 120 años, el tercer principio de la termodinámica -que establece que la entropía de un sistema puro y ordenado se vuelve constante al acercarse al cero absoluto- ha sido considerado un pilar que parecía firme. Sin embargo, desde un despacho en Sevilla, el físico español José María Martín Olalla ha lanzado una hipótesis que está haciendo temblar los cimientos de esa tradición . Su estudio , recientemente publicado en ‘The European Physical Journal’, no solo desafía la manera clásica de entender el teorema de Nernst, sino que propone una solución inesperada: lo que Einstein consideró una excepción, es en realidad una consecuencia lógica del segundo principio de la termodinámica. Todo comenzó en 1905, cuando el químico alemán Walther Nernst observó que al enfriar la materia hasta temperaturas cercanas al cero absoluto, la entropía —una medida del desorden— dejaba de cambiar. Aquella idea experimental fue recogida como un teorema: a temperatura cero, la entropía tiende a un valor constante. Para justificarlo, Nernst razonó que si uno pudiera alcanzar el cero absoluto, entonces una máquina podría convertir calor en trabajo, lo que violaría el segundo principio de la termodinámica. Como eso no podía suceder, el teorema debía ser cierto. Einstein no estaba de acuerdo. Para él, no era válido sostener una ley física universal basándose en una contradicción. Razonó que esa máquina era imposible, pero por otra razón: aunque se pudiera alcanzar el cero absoluto esa máquina no podría funcionar en la realidad . Postuló entonces un tercer principio que da soporte independiente a la observación de Nernst. Fue una solución pragmática, aceptada durante décadas, hasta ahora. Martín Olalla, profesor de la Facultad de Física de la Universidad de Sevilla, explica a ABC que llevaba más de veinte años explicando estos principios. Pero fue durante la preparación de unos apuntes docentes cuando la idea germinal apareció con claridad. Mientras organizaba la lógica interna de su curso, encontró lo que él mismo llama «el clavo final que cierra la caja». La clave está en una versión idealizada de la máquina de Carnot, una construcción teórica que representa el motor térmico más eficiente posible. ¿Qué ocurre si uno de sus depósitos está a temperatura cero? Según el segundo principio, esa máquina o puede realizar trabajo ni intercambiar entropía. Voilá: eso es exactamente lo que Nernst había observado. «Cuando hablamos de T=0, admitimos implícitamente que hay una máquina que nos permite saber que esa temperatura es cero» , explica el físico. Y al describir las características de esa máquina virtual, uno llega al mismo resultado de Nernst, pero sin paradojas. Lo que Einstein no consideró en su época ¿Por qué no pensó Einstein en esto? Según Martín-Olalla, la explicación podría residir en el contexto de su época. La observación de que los calores específicos tienden a cero en T=0, también realizada por Nernst en la misma época, no podía explicarse con la física clásica. Solo al aplicar la incipiente mecánica cuántica —que el propio Einstein ayudó a desarrollar— se lograron resultados satisfactorios. Eso pudo haberle sugestionado a pensar en la idea de que era necesario un tercer principio independiente. El gran aporte del trabajo de Martín Olalla es que reintegra el teorema de Nernst dentro del segundo principio, devolviéndole una elegancia formal a la termodinámica. De tres leyes fundamentales, pasamos a dos. Las implicaciones, aunque sutiles, son significativas: permite una enseñanza más coherente del comportamiento térmico extremo y refuerza la base lógica del propio segundo principio. Además, abre interrogantes en disciplinas donde la termodinámica clásica sirve como analogía, como la termodinámica cuántica o incluso los modelos térmicos de agujeros negros. «No sé si tendrá implicaciones directas en esos campos, pero si las leyes clásicas cambian, las analogías también deberían ajustarse», apunta el investigador con cautela. Paradójicamente, esta historia científica tiene su origen en un aula universitaria. Durante años, Martín Olalla explicó a sus alumnos —»con cierto dramatismo»— qué ocurriría si pudiéramos alcanzar el cero absoluto. En una de esas clases, propuso imaginar a un técnico que enfría un sistema hasta ese límite manipulando una palanca. Nada espectacular sucede al alcanzar ese umbral. Pero si el técnico siguiera manipulando la palanca, la física empieza a comportarse de forma absurda. Ese absurdo fue el que le ayudó a entender por qué no es posible seguir más allá. «Y fue justo después de una de esas clases cuando, escribiendo un cuaderno de apuntes, me di cuenta de cómo cerrar el argumento». El artículo ha despertado un enorme interés mediático, aunque el proceso científico avanza con más lentitud. «Estas son ideas muy consolidadas, y los cambios requieren tiempo y reflexión. Pero si podemos explicar más con menos principios, eso siempre es bienvenido », apunta el profesor. Sus estudiantes, al menos, ya han sido testigos del cambio. Sin saberlo, vieron en directo una corrección al mismísimo Einstein. En ciencia, el verdadero progreso muchas veces no consiste en descubrir nuevas posibilidades, sino en entender mejor las que ya teníamos. En este caso, un físico andaluz ha demostrado que, en ocasiones, mirar una vieja ley desde una nueva perspectiva puede cambiar el mapa completo. Porque en el universo, como en la termodinámica, nada se pierde… todo se transforma.
