Un físico español corrige una de las ideas de Einstein y resuelve un problema de termodinámica de hace 120 años
Un avance en la compresión de la entropía cerca del cero absoluto reaviva el debate sobre fundamentos termodinámicos.
El profesor José María Martín Olalla, de la Universidad de Sevilla, ha publicado un estudio en The European Physiscccal Journal Plus que resuelve un quebradero de cabeza científico de más de 120 años. Su investigación aborda el famoso teorema de Nernst, propuesto en 1905 y vinculado al comportamiento de la entropía cerca del cero absoluto, y establece una relación directa con el segundo principio de la termodinámica desafiando una interpretación histórica atribuida a Einstein.
Nernst postuló que, al acercarse al cero absoluto, los intercambios de entropía tendían a cero, lo que implicaba que el cero absoluto era inaccesible debido a la imposibilidad de convertir todo el calor en trabajo, una supuesta “máquina” violaría el principio de aumento de la entropía. Sin embargo, Einstein argumentó que al ser imposible construir es máquina en la práctica, el teorema no estaba verdaderamente ligado al segundo principio, por lo que lo relegó a un tercer principio independiente.
Dos precisiones clave
Martín Olalla retoma esa paradoja y aporta dos elementos que, según él, ni Nernst ni Einstein tuvieron en cuenta:
- El segundo principio exige que la máquina de Nernst exista como concepto formal.
- Esa máquina debe ser virtual, es decir, no realiza trabajo ni consume calor y, por lo tanto, no contradice el segundo principio.
Combinando ambas ideas, el físico demuestra que sí se deduce el teorema de Nernst directamente del segundo principio, manteniendo la imposibilidad de alcanzar le cero absoluto y manipulando la entropía de forma coherente.
Otra aportación significativa del estudio es la distinción entre la sensación subjetiva de “frío o calor” y el concepto abstracto de temperatura. Mientras Nernst y Einstein trabajan el cero absoluto desde una perspectiva empírica (volumen o presión tendiendo a cero), Martín Olalla lo define de manera formal a través del funcionamiento hipotético de la máquina de Nernst, según el segundo principio.
El estudio también revisa la segunda gran conclusión de Nernst, que los calores específicos tienden a cero al acercarse al cero absoluto. Martín Olalla argumenta que esto no es un principio adicional, sino una consecuencia del segundo principio, y no del teorema, siendo más bien un añadido relevante, no un nuevo postulado termodinámico.
Implicaciones académicas y pedagógicas
Esta revisión científica tiene alcance académico y educativo. Hasta ahora, muchas generaciones han estudiado l termodinámica partiendo de la separación entre sgeundo y “tercer” principio. Ahora, la propuesta de Martín Olalla invita a reexaminar esa continuidad y replantear textos y cursos, integrando el teorema de Nernst dentro del segundo principio.
El profesor destaca que sus alumnos han sido los primeros en conocer esta nueva prueba en sus clases, y expresa que espera que el trabajo gane aceptación, a pesar de la “gran inercia” del mundo académico.
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Este nuevo enfoque no solo cierra una laguna conceptual histórica, sino que también refuerza la base lógica de la termodinámica clásica. Martín Olalla proporciona una visión más sólida de cómo las leyes de la termodinámica se interrelacionan, ofreciendo una lectura unificada y rigurosa que podría orientar investigaciones futuras en física del bajo cero, sistemas cuánticos y fundamentos de la energía.
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