熱寂理論(Heat death)是猜想宇宙終極命運的一種假說。根據熱力學第二定律,作為一個「孤立」的系統,宇宙的熵會隨著時間的流逝而增加,由有序向無序,當宇宙的熵達到最大值時,宇宙中的其他有效能量已經全數轉化為熱能,所有物質溫度達到熱平衡。這種狀態稱為熱寂。這樣的宇宙中再也沒有任何可以維持運動或是生命的能量存在。熱寂理論最早由威廉·湯姆森(William Thomson)於1850年根據自然界中機械能損失的熱力學原理推導出的。
[編輯]發展歷史熱寂理論起源於十九世紀物理學家對熱力學第一定律和熱力學第二定律對宇宙進程的影響的研究,特別是威廉·湯姆森在1851年對當時的一個動態熱力學理論(theory of heat)實驗做出了如下描述:「熱量並非一種物質,然而是機械作用的一種動態形式,我們認識到機械功與熱量之間必須是相關的,就如同因與果」[1]隨後,熱寂理論又由赫爾曼·馮·亥姆霍茲和威廉·朗肯(William Rankine)[2]加以發展。
圖片參考:
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[編輯]可能分歧之二假如宇宙是平面的(即Ω=1)且沒有質子衰變;則隨著量子穿隧效應加上長時間的機率,最終所有小於鐵的物質都會因此而發生核融合,最終變為鐵。(而鐵的結合能最小,因此熵值最大。)[編輯]全部物質變為鐵:101500年以後假如宇宙是平面的(即Ω=1),在101500年以後,量子穿梭效應所導致的核聚變應使小於鐵物質融合成鐵-56,而自發裂變和核衰變也使大應於鐵的物質衰變成鐵。[3][編輯]可能分歧之三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。[編輯]宇宙暴漲宇宙澎張加速使星系間距離擴大1010年內,除了一些有引力聯繫的星系,都會離開可觀測宇宙外,而變成不可見。[編輯]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。