Un siglo después de que Albert Einstein relegara el teorema de Nernst a un tercer principio termodinámico separado, el físico español José María Martín Olalla, de la Universidad de Sevilla, ha propuesto una solución que unifica ese concepto dentro del segundo principio de la termodinámica.
Su investigación, publicada en The European Physical Journal Plus, resuelve una paradoja que ha desconcertado a generaciones de científicos: si el teorema de Nernst sobre la inaccesibilidad del cero absoluto deriva directamente del segundo principio, ¿por qué se ha considerado históricamente independiente?
Un artefacto hipotético que no realiza trabajo ni transfiere calor
El teorema de Nernst, formulado en 1905, sostiene que a medida que un sistema se aproxima al cero absoluto, los cambios de entropía también tienden a desaparecer. Einstein, sin embargo, argumentó que como no era físicamente posible construir una máquina que alcanzara ese estado sin violar la entropía, no se podía derivar dicho teorema del segundo principio, y lo situó como un postulado independiente. Martín Olalla, en cambio, reformula esa interpretación histórica al introducir la idea de una máquina virtual de Nernst: un artefacto hipotético que, aunque no realiza trabajo ni transfiere calor, debe existir conceptualmente según el segundo principio.
Este matiz —el de aceptar la máquina como una construcción lógica más que física— permite deducir el teorema de Nernst sin violar ninguna ley de la termodinámica. De este modo, se demuestra que el cero absoluto sigue siendo inalcanzable no por limitaciones técnicas, sino por coherencia interna del propio segundo principio. Así, Martín Olalla desactiva la necesidad de mantener el llamado “tercer principio”, al menos como entidad independiente, y propone integrarlo como una consecuencia natural de los dos primeros.
El trabajo también refina otros aspectos ligados al frío extremo. Por ejemplo, la tendencia de los calores específicos a cero al acercarse al cero absoluto, que tradicionalmente se enseñaba como una segunda parte del teorema de Nernst, pasa ahora a ser considerada una derivación del segundo principio, no un axioma adicional. Además, el autor señala cómo los conceptos abstractos de temperatura y entropía han sido confundidos históricamente con sensaciones humanas de “frío” o “calor”, y plantea una interpretación más rigurosa y formal de los límites termodinámicos.
Más allá del hallazgo teórico, la propuesta de Martín Olalla tiene implicaciones pedagógicas profundas. Durante décadas, los libros de texto y programas de física han presentado el tercer principio como independiente. Ahora, esta reinterpretación exige una revisión del corpus académico y podría cambiar la manera en que las futuras generaciones comprenden los fundamentos de la termodinámica.
“Hay una gran inercia en el mundo académico”, admite el propio físico, “pero confío en que la claridad lógica de esta propuesta acabe abriéndose camino”.
