Una teoría centenaria bajo la lupa: replantean el papel de la entropía en el universo

Más de cien años después, una pregunta clave de la física vuelve a abrirse. Una investigación liderada desde España propone una nueva forma de entender el papel de la entropía en el universo y pone en duda la necesidad de uno de los principios clásicos de la termodinámica.

El profesor José María Martín Olalla, del Departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad de Sevilla, ha presentado un estudio en el que reinterpreta la desaparición de los calores específicos a temperatura cero, un fenómeno observado desde principios del siglo XX y considerado durante décadas como una anomalía teórica.

El trabajo, publicado recientemente en la revista Physica Scripta, establece una conexión directa entre esta anulación y el segundo principio de la termodinámica, el que afirma que la entropía del universo siempre tiende a aumentar.

Según el investigador, este principio sería suficiente para explicar el comportamiento de la materia incluso en condiciones extremas, sin necesidad de recurrir a un tercer principio independiente.

Otros trabajos que analizan la entropía del universo

Este planteamiento se suma a otro estudio del mismo autor publicado en junio de 2025 en European Physical Journal Plus, donde ya había vinculado el teorema de Nernst con el segundo principio, corrigiendo ideas atribuidas a Albert Einstein que se habían mantenido vigentes durante décadas.

En conjunto, ambos trabajos sostienen una idea ambiciosa: los dos grandes pilares de la termodinámica (la conservación de la energía y el aumento de la entropía) bastan para describir el comportamiento macroscópico de la materia, incluso cerca del cero absoluto.

Un viejo enigma de la física

El calor específico mide la resistencia de un cuerpo a cambiar su temperatura.

A comienzos del siglo XX, los científicos descubrieron que esta propiedad desaparece al acercarse al cero absoluto, algo que chocaba con la visión clásica de la física, donde todo cambio térmico implicaba un intercambio de energía.

La física cuántica ofreció una primera explicación. En 1907, Albert Einstein utilizó conceptos cuánticos para justificar este fenómeno, pero lo hizo sin relacionarlo con el segundo principio de la termodinámica.

Esto llevó a consolidar la idea de un “tercer principio” para explicar lo que ocurre a temperaturas extremadamente bajas.

La nueva investigación propone un giro distinto.

Martín Olalla sostiene que la desaparición de los calores específicos no es una excepción que solo pueda entenderse desde la cuántica, sino una consecuencia natural de la estabilidad del equilibrio térmico, una propiedad que se deriva directamente del segundo principio.

Esta estabilidad implica que un sistema en equilibrio debe mantenerse así de forma indefinida, salvo que una perturbación externa lo altere.

Bajo esta lógica, la materia cerca del cero absoluto se comporta de manera predecible, sin necesidad de introducir leyes adicionales.

Un marco más simple y unificado

El estudio señala que, para que un sistema sea estable a cualquier temperatura distinta de cero, sus calores específicos deben ser positivos.

A partir de ahí, el autor demuestra que esa misma condición obliga a que, al llegar al cero absoluto, los calores específicos se anulen al menos tan rápido como lo hace la temperatura.

Según Martín Olalla, la explicación cuántica tradicional sigue siendo válida, pero deja de ser indispensable.

“La naturaleza evita por sí misma estados inestables en el cero absoluto”, explica el investigador, quien afirma que la materia cumple las exigencias de la estabilidad térmica incluso en las condiciones más extremas.

Con este enfoque, el científico sevillano propone un marco más elegante y autosuficiente, donde las leyes fundamentales de la termodinámica bastan para describir el comportamiento de la materia, desde las temperaturas extremas de las estrellas hasta el límite del cero absoluto.

Con información de National Geographic.