La Universidad de Sevilla aclara un enigma de 120 años en termodinámica y revisa una teoría de Einstein

Un reciente estudio del profesor de la Universidad de Sevilla, José María Martín Olalla, ha logrado resolver un enigma que ha perdurado durante más de un siglo en el ámbito de la termodinámica. Este trabajo propone que el tercer principio de la termodinámica no es una idea independiente, sino que se deriva del segundo principio.

El artículo, publicado en la revista The European Physical Journal Plus, vincula directamente el teorema de Nernst, formulado en 1905, con el segundo principio de la termodinámica. Esta conexión no solo resuelve un problema planteado hace 120 años, sino que también amplía las implicaciones relacionadas con el aumento de la entropía en el universo.

El teorema de Nernst surgió a inicios del siglo XX al investigar las propiedades generales de la materia a temperaturas cercanas al cero absoluto. Walther Nernst, quien recibió el premio Nobel de Química en 1920 por sus investigaciones, argumentó que alcanzar el cero absoluto sería imposible. Según él, esto impediría la creación de una máquina que pudiera convertir todo el calor en trabajo, desafiando así el principio del aumento de la entropía.

Poco después, Albert Einstein cuestionó esta afirmación al señalar que tal máquina hipotética no podría ser construida en la práctica. De este modo, Einstein desvinculó el teorema del segundo principio y lo asoció a un tercer principio independiente. Sin embargo, esta interpretación ahora está siendo revisada por Martín Olalla.

En su investigación, Martín Olalla introduce dos matices cruciales que fueron pasados por alto tanto por Nernst como por Einstein: primero, que el formalismo del segundo principio implica la existencia de una máquina virtual; y segundo, que dicha máquina no consume calor ni produce trabajo, lo cual no contradice el segundo principio.

Martín Olalla señala: “un problema fundamental en termodinámica es distinguir entre la sensación de temperatura y su representación como magnitud física. La discusión entre Nernst y Einstein trataba a la temperatura como un parámetro empírico sin considerar su naturaleza abstracta.” Esto redefine sustancialmente cómo se aborda el teorema.

El estudio concluye que aunque hay propiedades generales cerca del cero absoluto que no se relacionan directamente con el segundo principio, como la anulación de las capacidades caloríficas, estas pueden ser reinterpretadas bajo un nuevo marco teórico propuesto por Martín Olalla. “El segundo principio implica que la entropía es única en el cero absoluto”, añade.

A través de esta publicación, Martín Olalla espera que su perspectiva innovadora gane reconocimiento dentro del ámbito académico: “Mis alumnos fueron los primeros en conocer esta demostración. Espero que con esta publicación se difunda más ampliamente.”