基本介紹
- 中文名：熱寂
- 外文名：The heat death
- 提出者：威廉·湯姆森（William Thomson）
- 提出時間：1850年
- 類 別：宇宙終極命運的一種假說
- 根據：熱力學第二定律
- 改進者：赫爾曼·馮·亥姆霍茲和威廉·朗肯
簡介,發展歷史,理論不足,熱寂時間表,退化時代：從10^14年到10^40年,可能的分歧之一,宇宙的終極命運,可能分歧之二,可能分歧之三,
簡介
熱寂（英語：Heat death of the universe）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異而增加，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（英語：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。
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”隨後，熱寂理論又由赫爾曼·馮·亥姆霍茲和威廉·蘭金加以發展。
理論不足
熱寂說單純地考慮熱力學第二定律，考慮引力效應。引力系統是負比熱容系統，不存在穩定的平衡態。
熱寂時間表
由於宇宙熱寂說僅僅是一種可能的猜想，並沒有任何事實證據支持該學說的正確性，所以以下內容僅為在假設該學說成立基礎下的假說。
退化時代：從10^14年到10^40年
星系和恆星停止產生：10^14年
在這段時間裡，星系和恆星的形成逐漸減緩並完全停止，至於那些仍然存在的恆星，由於自身核燃料的逐漸枯竭，恆星的溫度和光度逐漸下降，直到核燃料完全耗盡，恆星死亡為止。當宇宙中所有的恆星都熄滅之後，只有行星、小行星（包括彗星、隕石和棕矮星）、白矮星、黑矮星、中子星、奇異星和黑洞能夠繼續存在。偶爾，棕矮星之間的相互撞擊會形成新的紅矮星。這些紅矮星會在宇宙中繼續存在數十億年，成為宇宙中為數不多的可見光源。
行星開始脫離軌道：10^15年
隨著時間的流逝，由於引力波和引力擾動的影響，行星逐漸脫離它們的原始軌道。
恆星開始脫離軌道：10^16年
可能的分歧之一
第一個可能性是以某些大一統理論中，是以質子壽命極長但有限為前提推測的。
一半質子完成衰變：10^36年
全部質子完成衰變：10^40年
這時，所有的質子都已完成衰變。事實上在這種情況下，宇宙中所有的物質只能兩種形式存在：黑洞或是輕子。
黑洞占主導地位：10^40年
黑洞繼續通過霍金輻射的形式緩慢的蒸發
黑洞崩潰：10^100年
宇宙的終極命運
最後的黑洞蒸發完畢：10^150年
宇宙達到最低能量狀態：10^1000年及以後
現在，宇宙已經進入低能狀態，目前尚不清楚在這之後會發生什麼。一種假設是宇宙很可能會永遠停留在這種狀態，進入真正意義上的熱寂狀態。意味著量子事件將會取代其他的微觀活動成為宇宙的主宰。
可能分歧之二
全部物質變為鐵：10^1500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應使大於鐵的物質衰變成鐵。
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，但長遠來說巨觀物體難以保持現狀。這仍然屬於熱寂的結論之一。這樣的宇宙的預期壽命遠較其他假設為短，估計約僅餘數百億年（某些人認為僅一百多億年）便會崩潰而不適合維持生物的存活。
宇宙加速膨脹
