Gli gnocchi sono molto ricchi d'amido. L'amido è costituito da amilosio (polimero di glucosio) che alla temperatura di 55°C va incontro a "gelificazione" cioè alla formazione di gel, ovvero lega una grande quantità di acqua che ne modifica la conformazione e abbassa il peso specifico.

Gli gnocchi sono costituiti da un impasto di farina, eventualmente patate e acqua. La loro cottura implica la diffusione dell'acqua nella massa dell'impasto e la successiva trasformazione del componente peculiare (tanto delle patate che della farina), ovvero l'amido. L'amido (almeno quello proveniente dalla farina) è presente inizialmente in una conformazione pseudocristallina piuttosto"densa" (lo gnocco crudo va a fondo nell'acqua). In presenza di acqua e sopra i 60°C di temperatura, il prodotto va incontro alla gelatinizzazione, che implica una riorganizzazione spaziale delle catene di amido. L'amido gelatinizzato è più facilmente aggredibile dai succhi gastrici e presenta una struttura reologica elastico-gommosa.
Nel caso degli gnocchi, questa trasformazione si accompagna con una diminuzione della densità specifica (il gel di amido presenta una struttura rigonfiata, cioè un volume superiore a parità di massa) e dunque lo gnocco cotto, per effetto della risultante della spinta di Archimede, galleggia nell'acqua di cottura.
Con il procedere della cottura, la conformazione iniziale del gel cambia, formandosi legami più "forti" con altri componenti (ad esempio proteine) e il prodotto indurisce.
Se scoliamo gli gnocchi e li conserviamo per un certo tempo, l'indurimento è provocato da una ulteriore trasformazione: parte dell'acqua evapora, ma soprattutto, l'amido "ritorna" lentamente alla conformazione cristallina: il fenomeno è noto come retrogradazione dell'amido ed interessa, al pari degli gnocchi, altri prodotti amilacei (pane, riso e pasta cotti).

Direi che gli gnocchi risalgono perché l'aria che contengono si espande in seguito al riscaldamento, diminuendo la densità del gnocco, che diviene inferiore a quella dell'acqua. Archimede insegna. Nel frattempo, sempre a causa del riscaldamento, l'amido gelifica, con un effetto di indurimento che aumenta con l'aumentare del tempo di cottura.