Una nueva teoría explica cómo el universo crea orden sin violar la segunda ley de la termodinámica
¿Cómo puede un universo condenado al aumento del desorden dar lugar a galaxias, estrellas y vida? Una nueva teoría, ideada por Ginestra Bianconi, matemática de la Queen Mary University of London, propone que la gravedad nace de la entropía y ofrece una sorprendente respuesta a uno de los mayores enigmas de la física.
Por Enrique Coperías, periodista científico
La matemática Ginestra Bianconi, autora de la teoría Gravity from Entropy, propone que la gravedad podría surgir de la entropía y de la información contenida en el espacio-tiempo. Cortesía: Queen Mary University of London / Tratamiento digital: Grok
LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
- Un nuevo estudio propone que la gravedad emerge de la entropía y de la información contenida en el espacio-tiempo.
- La teoría ayuda a explicar cómo aparecen galaxias, estrellas y planetas mientras la entropía total del universo sigue aumentando.
- La investigación distingue entre la entropía total y la entropía por unidad de volumen, clave para entender la formación de estructuras.
- El trabajo podría acercar la relatividad general, la mecánica cuántica y la termodinámica.
- La propuesta introduce una nueva interpretación de la energía oscura y del origen de la gravedad.
- Aunque prometedora, la teoría necesita todavía validarse mediante futuras observaciones cosmológicas.
La segunda ley de la termodinámica parece una sentencia inapelable: el universo evoluciona sin remedio hacia un estado de mayor entropía, una magnitud asociada al desorden y a la pérdida de energía útil. Sin embargo, basta con levantar la vista al cielo para descubrir una aparente contradicción. En un cosmos que debería tender al caos han surgido galaxias, estrellas, sistemas planetarios y, finalmente, seres vivos capaces de preguntarse por su propio origen.
Entonces ¿cómo puede aumentar el desorden global mientras aparecen estructuras cada vez más complejas? Esa es una de las grandes preguntas abiertas de la física moderna. Ahora, una nueva investigación encabezada por la matemática Ginestra Bianconi, de la Queen Mary University of London, en el Reino Unido, propone una respuesta tan sugerente como ambiciosa: la gravedad podría ser, en realidad, una consecuencia de la propia entropía.
El trabajo, publicado en la revista Physical Review D, no demuestra que esta idea sea correcta, pero desarrolla un marco teórico capaz de reconciliar dos pilares aparentemente enfrentados de la física: la gravedad y la segunda ley de la termodinámica. Esta última dice que, en un sistema aislado, la entropía —una medida del desorden o de la dispersión de la energía— nunca disminuye; con el tiempo, solo puede aumentar o mantenerse constante.
Una nueva vía para acercar la relatividad general a la mecánica cuántica
Si futuras investigaciones respaldan la propuesta de Bianconi, podría abrirse una nueva senda para acercar la relatividad general de Einstein y la mecánica cuántica, dos teorías extraordinariamente exitosas que siguen siendo incompatibles cuando intentan describir el universo en sus escalas más extremas.
La dificultad de partida es bien conocida por los cosmólogos. Según el modelo estándar, el universo primitivo nació en un estado de muy baja entropía. Desde entonces lleva unos 13.800 millones de años expandiéndose mientras la entropía total no deja de crecer, tal y como exige la segunda ley de la termodinámica.
Pero esa evolución no ha producido un cosmos uniforme y amorfo. Ha ocurrido justo lo contrario. Bajo la acción de la gravedad, pequeñas fluctuaciones iniciales terminaron dando lugar a enormes cúmulos de galaxias, estrellas, planetas y toda la diversidad de estructuras que hoy observamos.
Durante décadas, los físicos han considerado que esta aparente contradicción escondía un problema conceptual profundo: ¿cómo puede aumentar el desorden y, al mismo tiempo, surgir orden?
La propuesta de Bianconi consiste en replantear la propia naturaleza de la gravedad.
La gravedad habría actuado durante miles de millones de años como el gran arquitecto del cosmos, permitiendo que del aparente desorden inicial surgieran galaxias como esta galaxia, conocida como NGC 4605. Cortesía: ESA / Hubble & NASA
Qué es la teoría «gravedad a partir de la entropía» y cómo explica el origen de la gravedad
En lugar de considerar la gravedad como una fuerza fundamental del universo, la llamada teoría Gravity from Entropy (GfE) o gravedad a partir de la entropía plantea que emerge a partir de la información contenida en la geometría del espacio-tiempo y en la materia que lo ocupa.
La idea pertenece al creciente campo de las llamadas teorías de gravedad emergente o inducida, que intentan explicar la gravedad como una propiedad colectiva, del mismo modo que la temperatura emerge del movimiento de millones de moléculas y no existe como entidad independiente.
En este nuevo trabajo, la autora desarrolla precisamente las consecuencias termodinámicas de esa teoría.
El ingrediente matemático central recibe el nombre de entropía relativa geométricacuántica (Quantum Geometric Relative Entropy o QGRE). En esencia, esta magnitud mide la diferencia entre la geometría real del espacio-tiempo y la geometría que generan la materia y la curvatura gravitatoria. Esa diferencia actuaría como el verdadero origen de la gravedad.
Lo interesante es que este planteamiento recupera de manera automática la relatividad general de Einstein cuando las energías y las curvaturas son pequeñas. Es decir, reproduce las ecuaciones que ya funcionan bastante bien para describir el Sistema Solar, las galaxias o la expansión del universo actual, pero predice comportamientos diferentes en condiciones extremas, donde podrían aparecer fenómenos observables en el futuro.
Cómo la entropía permite que aparezcan galaxias y estructuras complejas
La aportación más llamativa del estudio consiste en distinguir entre dos formas diferentes de medir la entropía.
Tradicionalmente se habla de la entropía total del universo. Esa cantidad, efectivamente, siempre aumenta.
Pero Bianconi introduce además la entropía por unidad de volumen, una especie de densidad local de entropía. Y aquí aparece el resultado sorprendente: mientras la entropía total sigue creciendo conforme el cosmos se expande, la entropía local disminuye con el tiempo.
En otras palabras, el universo dispone cada vez de más espacio donde distribuir su desorden global.
Esa expansión permite que determinadas regiones reduzcan localmente su entropía y puedan organizarse formando estructuras complejas, sin violar en ningún momento la segunda ley de la termodinámica.
Es una idea similar —aunque mucho más profunda desde el punto de vista matemático— a lo que ocurre en nuestro planeta. La Tierra puede generar organismos vivos muy organizados, porque recibe continuamente energía del Sol, mientras el conjunto del sistema aumenta su entropía.
En el nuevo modelo cosmológico sucede algo parecido: el aumento gigantesco del volumen del universo permite que aparezca orden local mientras el balance global continúa siendo perfectamente compatible con la termodinámica.
Esta ilustración compara el tamaño del Sistema Solar con un sistema hipotético alrededor de una enana marrón. Al igual que en nuestro vecindario cósmico, la gravedad organiza la materia en órbitas estables. Cortesía: NASA
Por qué el espacio-tiempo podría tener temperatura y comportarse como un sistema termodinámico
El trabajo introduce además una consecuencia inesperada: si la gravedad nace en efecto de procesos termodinámicos, entonces el propio espacio-tiempo tendría propiedades térmicas.
La matemática demuestra que cada región del universo puede describirse mediante temperaturas y presiones asociadas de forma directa a la geometría del espacio-tiempo. No se trata de la temperatura de la materia o de la radiación, sino de una temperatura intrínseca de la propia estructura geométrica del universo.
Estas cantidades obedecen incluso a una versión de la primera ley de la termodinámica, la misma que relaciona calor, energía y trabajo en cualquier sistema físico.
Según el estudio, el espacio-tiempo podría comportarse como un sistema termodinámico abierto que intercambia información con su entorno.
Qué diferencias existen entre QGRE y la relatividad general de Einstein
La conexión entre gravedad y termodinámica no es completamente nueva. En los años setenta, los físicos teóricos Jacob Bekenstein y Stephen Hawking demostraron que los agujeros negros poseen entropía y temperatura, un descubrimiento revolucionario que transformó la física teórica.
Desde entonces numerosos investigadores han sospechado que gravedad, información y termodinámica forman parte de una misma realidad física.
La diferencia es que la mayoría de esas teorías se centran en horizontes de sucesos, como los de los agujeros negros.
La propuesta de Bianconi va un paso más allá al extender esa interpretación al propio espacio-tiempo, incluso en regiones donde no existen horizontes gravitatorios.
Además, su teoría incorpora de forma natural un término equivalente a una energía oscura dinámica, que podría generar predicciones diferentes de las de la relatividad general y convertirse, algún día, en una teoría comprobable mediante observaciones cosmológicas.
La gravedad mantiene unidos los cúmulos de galaxias, las mayores estructuras ligadas del universo. La nueva teoría Gravity from Entropy plantea que esa fuerza podría emerger de la entropía y de la información del espacio-tiempo. Cortesía: NASA
Cómo esta teoría podría acercar la relatividad y la mecánica cuántica
Aunque el trabajo permanece en un terreno completamente teórico, toca uno de los mayores desafíos de la física actual: construir una teoría cuántica de la gravedad.
Hoy conviven dos grandes descripciones del universo:
✅ La relatividad general explica extraordinariamente bien la gravedad y el comportamiento del cosmos a gran escala.
✅ La mecánica cuántica describe con enorme precisión el mundo de las partículas elementales.
Sin embargo, ambas teorías resultan incompatibles cuando intentan describir fenómenos extremos como el interior de un agujero negro o los primeros instantes tras el big bang.
La teoría de la gravedad a partir de la entropía pretende ofrecer un nuevo lenguaje común basado en conceptos de información y termodinámica.
🗣️ Como explica la propia Bianconi, «este trabajo revela cómo la nueva teoría puede abordar la difícil cuestión de reconciliar el segundo principio de la termodinámica con la aparición de la complejidad en nuestro universo». Y añade que estos resultados «pueden abrir nuevas vías para investigar el antiguo problema de conciliar los fundamentos de la irreversibilidad cosmológica, la aparición de estructuras complejas y, en última instancia, de la vida, con la dinámica fundamental de la gravedad».
Qué falta por demostrar de esta teoría
La propia autora subraya que la teoría se encuentra aún en una fase muy temprana de desarrollo.
Será necesario comprobar si sus predicciones coinciden con futuras observaciones cosmológicas y astrofísicas antes de considerarla una alternativa real a la relatividad general. El artículo insiste en que el marco propuesto debe contrastarse experimentalmente y que muchas de sus implicaciones permanecen abiertas.
Aun así, el estudio ofrece una perspectiva sugerente sobre una de las preguntas más profundas de la ciencia: por qué un universo sometido inexorablemente al aumento del desorden ha sido capaz de construir algunas de las estructuras más extraordinarias conocidas, desde las galaxias hasta la vida consciente.
Quizá la respuesta no consista en que el cosmos desafíe la segunda ley de la termodinámica, sino en que la propia gravedad sea una de sus manifestaciones más sorprendentes.▪️(18-juliio-2026)
FÍSICA TEÓRICA
PREGUNTAS & RESPUESTAS: Relatividad General y Mecánica Cuántica
👩🔬 ¿Qué es la teoría Gravity from Entropy?
Es una propuesta teórica, también conocida como gravedad a partir de la entropía, que sostiene que la gravedad no sería una fuerza fundamental, sino una propiedad emergente derivada de la entropía y de la información contenida en la geometría del espacio-tiempo.
👩🔬 ¿Qué problema intenta resolver?
Busca explicar cómo el universo puede generar galaxias, estrellas, planetas y vida mientras la segunda ley de la termodinámica establece que la entropía siempre aumenta.
👩🔬 ¿Contradice la teoría de Einstein?
No. En condiciones normales reproduce la relatividad general. Solo predice diferencias cuando existen energías y curvaturas extremas.
👩🔬 ¿Está demostrada?
No. Se trata de un desarrollo matemático publicado en Physical Review D que deberá contrastarse mediante futuras observaciones y experimentos.
👩🔬 ¿Qué implicaciones tendría?
Podría ayudar a unificar la gravedad, la mecánica cuántica, la termodinámica y la cosmología, uno de los grandes objetivos de la física moderna.
Información facilitada por la Queen Mary University of London
Fuente: Ginestra Biancon. Thermodynamics of the gravity from entropy theory. Physical Review D (2026). DOI: https://doi.org/10.1103/26kn-thgp
