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热寂
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简介 
热寂（英语：Heat death of the universe）是猜想宇宙终极命运的一种假说。根据热力学第二定律，作为一个“孤立”的系统，宇宙的熵会随着时间的流异而增加，由有序向无序，当宇宙的熵达到最大值时，宇宙中的其他有效能量已经全数转化为热能，所有物质温度达到热平衡。这种状态称为热寂。这样的宇宙中再也没有任何可以维持运动或是生命的能量存在。热寂理论最早由威廉·汤姆森（英语：William Thomson）于1850年根据自然界中机械能损失的热力学原理推导出的。[1]
发展历史 
热寂理论起源于十九世纪物理学家对热力学第一定律和热力学第二定律对宇宙进程的影响的研究，特别是威廉·汤姆森在1851年对当时的一个动态热力学理论（Theory of Heat）实验做出了如下描述：“热量并非一种物质，然而是机械作用的一种动态形式，我们认识到机械功与热量之间必须是相关的，就如同因与果”随后，热寂理论又由赫尔曼·冯·亥姆霍兹和威廉·兰金加以发展。[1]
理论不足 
热寂说单纯地考虑热力学第二定律，考虑引力效应。引力系统是负比热容系统，不存在稳定的平衡态。[1]
热寂时间表 
由于宇宙热寂说仅仅是一种可能的猜想，并没有任何事实证据支持该学说的正确性，所以以下内容仅为在假设该学说成立基础下的假说。

退化时代：从10^14年到10^40年
星系和恒星停止产生：10^14年

行星开始脱离轨道：10^15年

随着时间的流逝，由于引力波和引力扰动的影响，行星逐渐脱离它们的原始轨道。
恒星开始脱离轨道：10^16年

同样是因为引力波和引力扰动的影响，星系中的恒星和恒星残骸也开始离开它们的原始轨道，只留下分散的恒星残骸以及超大质量黑洞。
可能的分歧之一
第一个可能性是以某些大一统理论中，是以质子寿命极长但有限为前提推测的。
一半质子完成衰变：10^36年

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宇宙的终极命运
宇宙的终极命运是物理宇宙学中一个主要的议题。它主要依赖于宇宙的空间几何结构以及暗能量的性质，宇宙终极命运的假说主要包括‘大撕裂’‘大冻结’和‘大坍缩’。[1]

宇宙的空间结构包括平直、闭合和开放3种可能性，可以分别类比于平面、球面和马鞍面。而暗能量则是宇宙中均匀弥漫的一种克服物质（包括普通物质和暗物质）所产生引力的“负引力”。暗能量的性质通常用它的状态方程（就是压强与密度之比）来刻画。不同的暗能量模型下暗能量的状态方程不同。有些模型下暗能量的状态方程是不随时间变化的常数，而这个常数可能等于-1，也可能大于或小于-1；还有些模型下暗能量状态方程是随时间变化的，就是说状态方程可能由大于-1随时间演变为小于-1，也有可能由小于-1变为大于-1。暗能量状态方程等于-1时它的密度是不随时间演化的常数，大于-1时密度会随着时间的增加而减小，而小于-1时密度会随着时间的增加而增大。

“大撕裂”假说 
“大撕裂”假说认为如果暗能量是状态方程小于-1的“幽灵暗能量”，那么它的密度就会随着时间增加而增加，从而导致宇宙膨胀的速度越来越快，那么随着宇宙的不断膨胀，宇宙中的所有物质（甚至时空本身）最终都会被逐渐撕碎，瓦解为不受束缚的基本粒子和辐射。

暗能量的确是宇宙间最神秘、最丰富的能量形式之一，约占宇宙68.3%的质能，但物理学家真的对它了解不多。上世纪90年代发现暗能量之前，物理学家认为因大爆炸而产生的宇宙膨胀正在减缓甚至停止。此后，通过对超新星的观测，天体物理学家们才意识到其实宇宙膨胀正在加速，并且有研究人员对110亿年前形成的星系进行测绘，发现宇宙正以过山车的速度膨胀。

朴茨茅斯大学的马特·皮尔博士解释说，年轻时期宇宙的生长因引力的影响变缓，但在过去50亿年时间里，宇宙却开始快速膨胀，原因就在于一种神秘的力——暗能量。如果暗能量不断增强且持续扩散，就会推动星系相互分离，紧接着推动行星远离恒星，并造成一系列类似变化。最终，暗能量会强大到把原子核从原子中撕扯出来，并撕裂宇宙间存在的一切，使宇宙分崩离析。

“大冻结”假说 
宇宙温度趋近绝对零度生命不复存在

“大冻结”也被称为“热寂”（heat death）。这种假说认为宇宙最终会演化到一种没有热力学自由能的状态，也就是说宇宙达到一种热力学平衡（即具有最大熵）的状态，同时宇宙温度也趋近（但并未达到）绝对零度，从而任何宏观物理过程和生命都不复存在。在暗能量存在的情况下，不管宇宙空间几何结构是什么样的，“大冻结”都有可能发生。就算没有暗能量，如果宇宙空间几何结构是平直或开放的，“大冻结”也可能出现。

“大冻结”假说认为在宇宙年龄为1万亿至100万亿年期间恒星会正常形成，但随后恒星形成所需的气体逐渐被消耗殆尽，从而使恒星停止发光，整个宇宙将逐渐陷入黑暗之中，随后黑洞将主导整个宇宙, 但是接下来黑洞自身也会因为霍金辐射（指来自黑洞的光和粒子辐射）而消失，然而再接下来宇宙是一直处于这种“大冻结”的状态，还是走向其他状态，还不得而知。

“大坍缩”假说 
宇宙膨胀速度不断变慢从而发生坍缩

一些科学家认为，如果宇宙内的物质随着时间推移不断减少，大坍缩便会出现，导致引力成为占据支配地位的力。引力导致宇宙收缩，其结果是恒星、星系和行星相互撞击，宇宙发生塌陷，这就是“大坍缩”假说。理论物理学家表示，宇宙内的一些区域已开始塌陷，这种塌陷将最终吞噬宇宙其他区域。

[1]