El clavo final

Al parecer se está produciendo una revolución silenciosa y el último clavo habrá de ser “el que cierre la caja”. Esta es la impresión del físico José María Martín Olalla, un profesor español de la Universidad de Sevilla, quien ha corregido a Einstein, al explicar su solución para un misterio de más de un siglo de debate.

Tycho Brahe fue un astrónomo danés, que en el período anterior a la invención del telescopio, jugó un papel importante en la física danesa. Nació en el Castillo de Knudstrup, en Escania, Praga, el 14 de diciembre de 1546-,  y fallecería el 24 de octubre de 1601. Tycho Brahe hizo que se construyera Uraniborg, un palacio que se convertiría en el primer instituto de investigación astronómica del mundo. Los instrumentos diseñados por Brahe le permitieron medir las posiciones de las estrellas y los planetas con una precisión muy superior a la de la época. Atraído por la fama de Brahe, Johannes Kepler aceptó una invitación que le hizo para trabajar con él en Praga. 

El joven Tycho fue criado por Joergen Brahe, un tío suyo que no tenía hijos propios y que se lo llevó a su residencia de Tostrup cuando tenía poco más de un año. La intención de Joergen era que Tycho siguiera, como él mismo, una carrera al servicio del rey, por lo que le proporcionó una sólida formación humanística en latín y en 1559, a la edad de trece años, lo envió a la Universidad de Copenhague. Fue durante su estancia allí cuando, el 21 de agosto de 1560, se produjo un eclipse de Sol, acontecimiento cuya previa predicción causó una enorme impresión al joven Tycho. A partir de ese momento, y con la aparente indulgencia de su tío, dedicó el tiempo que pasó en Copenhague a estudiar matemáticas y astronomía.

Sabemos, por ejemplo, que adquirió y anotó minuciosamente una edición en latín de las obras de Ptolomeo, y más^[]​ tarde, en 1562, dejó Dinamarca para completar su educación y se matriculó en la Universidad de Leipzig para estudiar Derecho, aunque la mayor parte del tiempo la dedicaba a sus primeras observaciones astronómicas. Durante su estancia allí, se dio una conjunción entre Jupiter y Saturno que se produjo el 24 de agosto de 1563, y fue entonces cuando Tycho se dio cuenta de los errores en que incurrían las previsiones astronómicas: hasta de un mes, e incluso en las tablas más precisas.

Desde Sevilla, el físico español José María Martín Olalla ha lanzado una hipótesis que está haciendo temblar los cimientos de toda esta tradición. Su estudio, ha sido recientemente publicado en 'The European Physical Journal', y no solo desafía la manera clásica de entender El teorema del calor de Nernst sino que propone una solución inesperada para lo que Einstein consideró una excepción, y que en realidad es una consecuencia lógica del segundo principio de la termodinámica, el cual se demuestra a partir de argumentos puramente termodinámicos relacionados con la segunda ley de la termodinámica.

Esta demostración estipula que T=0 se formaliza mediante un termómetro de Carnot y es independiente de la desaparición de los calores específicos o de la inalcanzabilidad de la isoterma cero. Con esta demostración, la segunda ley de la termodinámica ampliaría su aplicabilidad y el tercer postulado de la termodinámica se reduciría al hecho de que la entropía de un cuerpo químicamente homogéneo y de densidad finita no debe ser negativa, sino que propone una solución inesperada para lo que Einstein consideró una excepción, y que es en realidad una consecuencia lógica del segundo principio de la termodinámica. 

Visto como un conflicto centenario, las diferencias entre Nernst y Einstein comenzarían en 1905 cuando el químico alemán Walther Nernst observó que al enfriar la materia hasta temperaturas cercanas al cero absoluto, la entropía -la ya muy bien conocida como 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, y 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. 

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 no puede realizar trabajo ni intercambiar entropía. Esto 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. Esto es 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 las 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 lo 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.

Maracaibo, el domingo 10 de agosto del año 2025