热寂
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熱寂理论（Heat death）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逝而增加，由有序向无序，当宇宙的熵达到最大值時，宇宙中的其他有效能量已經全数转化為能，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（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。
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[编辑] 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年对当时的一各动态热力学理论（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”（heat is not a substance, but a dynamical form of mechanical effect, we perceive that there must be an equivalence between mechanical work and heat, as between cause and effect.）[1] 随后，热寂理论又由赫尔曼·冯·亥姆霍兹和威廉·朗肯（William Rankine)[2]加以发展。
[编辑] 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。
[编辑] 退化时代：从1014 年到1040年
[编辑] 星系和恒星停止产生：1014年
在这段时间里，星系和恒星的形成逐渐减缓并完全停止，至于那些仍然存在的恒星，由于自身核燃料的逐渐枯竭，恒星的温度和光度逐渐下降，直到核燃料完全耗尽，恒星死亡为止。当宇宙中所有的恒星都熄灭之后，只有行星、小行星（包括彗星、陨石和棕矮星）、白矮星、黑矮星、中子星、奇異星和黑洞能够继续存在。偶尔，棕矮星之间的相互撞击会形成新的红矮星。这些红矮星会在宇宙中继续存在数十亿年，成为宇宙中唯一的可见光源。
[编辑] 行星开始脱离轨道：1015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。
[编辑] 恒星开始脱离轨道：1016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。
[编辑] 可能的分歧之一
第一個可能性是以某些大一統理論中，是以質量壽命極長但有限為前提推測的。
[编辑] 一半质子完成衰变：1036年
根據某些理論認為质子會衰變，而半衰期（1036年）的估计是正确的话，届时，宇宙中大约一半的物质已经通过质子衰变形式转化为伽马射线和轻子。
[编辑] 全部质子完成衰变：1040年
这时，所有的质子都已完成衰变。事实上在这种情况下，宇宙中所有的物质只能两种形式存在：黑洞或是轻子。
[编辑] 黑洞时代：从1040 年到10100 年
[编辑] 黑洞占主导地位：1040年
黑洞继续通过霍金辐射的形势缓慢的蒸发
[编辑] 黑洞崩潰：10100年
除了少量黑洞以外，绝大部分的黑洞都已蒸发完毕。现在，所有组成恒星和星系的物质都衰变为光子和轻子
[编辑] 宇宙的最终命运
[编辑] 黑暗时代：从10100年到10150年
最后的黑洞蒸发完毕:10150年
所有残余的黑洞都已完全蒸发：首先是低质量的黑洞，最后是超大质量黑洞，现在宇宙中所有的物质都已衰变为光子和轻子。
[编辑] 光子时代：10150年以后
宇宙達到最低能量狀態：1010³年及以後
现在，宇宙已经进入低能状态，目前尚不清楚在这之后会发生什么。一种假设是宇宙很可能会永远停留在这种状态，进入真正意义上的热寂状态。无论如何，“低能”意味着量子事件将会取代其他的微观活动成为宇宙的主宰。
[编辑] 可能分歧之二
以較新的觀測所知宇宙常數，和以質子壽命無限為前提假設，有強大的暗能量不斷加速，這樣宇宙的整體熵極大，所以微觀物質很少改變，但長遠來說宏觀物體難以保持現狀。這仍然屬於熱寂的結論之一。
[编辑] 宇宙暴漲
宇宙澎張加速使星系間距離擴大1010年內，除了一些有引力聯系的星系，都會離開可觀測宇宙外，而變成不可見。
[编辑] 宇宙終極命運
因為發光體不存在，只有高質量的黑暗物質，除人為光源外完全黑暗。但此情形下很難一直持續下去，比上一種模型更可能因為零點能作用產生大撕裂（Big Rip)，甚至產生新的宇宙大爆炸。
[编辑] 参考资料
- ^ Thomson, William. (1951). “On the Dynamical Theory of Heat, with numerical results deduced from Mr Joule’s equivalent of a Thermal Unit, and M. Regnault’s Observations on Steam.” Excerpts. [§§1-14 & §§99-100], Transactions of the Royal Society of Edinburgh, March, 1851; and Philosophical Magazine IV. 1852, [from Mathematical and Physical Papers, vol. i, art. XLVIII, pp. 174]
- ^ Physics Timeline (Helmholtz and Heat Death, 1854)
