宇宙的终极末日形态——热寂

熟悉好莱坞大片的人应该都看过些世界末日类电影，这些电影中的末日形式有丧尸末日，病毒末日，洪水末日，小行星撞地球末日等。不过，这些末日终究只不过是人类的末日，最多延伸为地球末日，格局还是太小了。如果要让你想象一下我们所生活的宇宙会以何种方式步入末日，不知道你会如何想象？

关于这个问题，两位热力学之父开尔文（原名威廉·汤姆森 ）和鲁道夫·克劳修斯都不约而同地认为，那将是一片死寂。他们认为，随着时间的推移，宇宙中的其他有效能量已经全数转化为热能，宇宙的熵将达到最大值，所有物质温度将达到热平衡，即宇宙每个地方的温度都相等。后来，人们将宇宙的这一终极形态称为“热寂”，而他们的这一假说也被称为“热寂说”，也称“热寂论”。

作为热力学的主要奠基人，开尔文和鲁道夫·克劳修斯提出“热寂说”绝非空穴来风，这其实是他们将热力学第二定律推广到整个宇宙而得出的结论。热力学第二定律认为，热量不能自发地从低温物体转移到高温物体。也即，自发的热量转移只能是从高温物体转移到低温物体。

之后，随着物理学的发展，核裂变、核聚变、恒星演化等天体物理学相关理论逐渐完善。“热寂说”在保持自己“宇宙必将达到热平衡”的终极猜想不变的情况下，也将它们纳入了自己的体系当中，不断地自我完善，并对宇宙走向终结作出了相关预测。

在10^14年之后，星系和恒星停止产生；

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、奇异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，成为宇宙中为数不多的可见光源。

在10^15年之后，行星开始脱离轨道；

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。

在10^16年之后，恒星开始脱离轨道；

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。

↓↓↓↓↓↓↓↓假如质子寿命极长但有限，会衰变↓↓↓↓↓↓↓↓

在10^36年之后，一半质子完成衰变；

根据某些理论认为质子会衰变，而半衰期（10^36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。

在10^40年之后，全部质子完成衰变；

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。

在10^40年之后，黑洞占主导地位；

黑洞继续通过霍金辐射的形式缓慢的蒸发。

在10^100年之后，黑洞崩溃；
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。

在10^150年之后，最后的黑洞蒸发完毕；

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。

↑↑↑↑↑↑↑↑假如质子寿命极长但有限，会衰变↑↑↑↑↑↑↑↑

↓↓↓↓↓↓↓↓假如宇宙是平面的且没有质子衰变↓↓↓↓↓↓↓↓

在10^1000年之后，宇宙达到最低能量状态；

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。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。假如宇宙是平面的（即Ω=1）且没有质子衰变；则随着量子穿隧效应加上长时间的机率，最终所有小于铁的物质都会因此而发生核聚变，最终变为铁。（而铁的结合能最小，因此熵值最大。）

在10^1500年之后，全部物质变为铁。

假如宇宙是平面的（即Ω=1），在101500年以后，量子穿梭效应所导致的核聚变应使小于铁物质融合成铁-56，而自发裂变和核衰变也应使大于铁的物质衰变成铁。

↑↑↑↑↑↑↑↑假如宇宙是平面的且没有质子衰变↑↑↑↑↑↑↑↑

终极命运，宇宙轮回，新的宇宙大爆炸

不过，也有人认为，因为发光体不存在，只有高质量的暗物质，除人为光源外完全黑暗。但此情形下很难一直持续下去，比上一种模型更可能因为零点能作用产生大撕裂（Big Rip），甚至产生新的宇宙大爆炸。