宇宙为什么会热寂（看补充）？

宇宙为何会步向“热寂”？这是一个听起来就透着一丝悲凉的终极猜想，也是现代宇宙学中最引人深思的理论之一。要理解这个过程，我们得一步步剥开宇宙演化的层层迷雾，并且得明白，这并非一个突然降临的灾难，而是一个漫长到难以想象的渐变。

首先，我们需要搞清楚“热寂”（Heat Death）到底是什么意思。这个词本身就带有物理学的烙印。在物理学里，“热力学第二定律”是核心概念。简单来说，这一定律描述了自然界中熵（Entropy）总是趋向于增加的趋势。熵可以被理解为一种衡量系统无序程度或能量分布均匀程度的指标。一个孤立系统，从一个有序的状态开始，最终总是会演变成一个更无序、能量更均匀分布的状态。

想象一下，你有一个热腾腾的咖啡杯放在凉爽的房间里。咖啡的热量（有序的能量）会自然而然地散发到周围空气中，最终咖啡和空气的温度趋于一致。能量从高能的地方流向低能的地方，这个过程不可逆。一旦能量分布均匀了，就没有“温差”可以驱动任何工作了，系统也就达到了最大熵的状态，也就是“热寂”。

那么，宇宙这个巨大的“孤立系统”，为何会走向这个终点呢？这得从宇宙的起点说起，也就是我们熟知的“大爆炸”。

大爆炸的开端：一个高度有序的状态

有趣的是，大爆炸的开端，我们想象中那个炽热、致密的奇点，在某种意义上可能是一个相对“有序”的状态。虽然那里充满了能量，但能量是高度集中且以一种非常“规律”的方式存在的。它提供了驱动宇宙演化的“初始动力”。

宇宙的膨胀与冷却：能量的扩散

从大爆炸之后，宇宙就开始了持续的膨胀。这是一个至关重要的过程。想象一下，一个充满了能量的火球开始向四面八方散开。随着空间的不断扩张，能量的密度也随之降低。恒星在发光发热，星系在运动，这些都是能量在转化和传递的过程。

但关键在于，每一次能量的转化，每一次热量的传递，都是伴随着熵的增加。恒星燃烧氢原子聚变成氦原子，这个过程释放出巨大的能量，但同时也产生了更多的无序性。光线从恒星发出，穿过宇宙空间，最终被吸收或被无限稀释，这个过程中，能量变得更加分散，更加均匀。

熵的不断累积：走向均匀的未来

随着时间的推移，宇宙中的一切都在朝着“能量分布更均匀”的方向演进。

恒星的死亡： 恒星是宇宙中最主要的能量来源。它们通过核聚变产生光和热，但最终燃料会耗尽。恒星会变成白矮星、中子星或黑洞，这些都是能量的“最终归宿”，能量在它们内部以一种更难被利用的形式存在，或者被封锁在黑洞的视界之内。
星系的演化： 星系之间的碰撞、合并，以及星系内部恒星的诞生和死亡，都在消耗着可用的能量，并将能量以更分散的形式释放出去。
黑洞的蒸发（如果发生）： 根据霍金辐射理论，黑洞并非永恒不变，它们会缓慢地释放能量，最终蒸发殆尽。如果这个理论被证实，那么黑洞也不会是能量的最终储存库。
宇宙空间的稀释： 宇宙持续膨胀，这意味着物质和能量会越来越稀疏。即使还有一些残余的能量，它们也会被分隔在极其广阔的空间中，变得微不足道，无法相互作用以产生任何有意义的“工作”。

最终的景象：一片死寂

在热寂的终极状态下，宇宙中的所有能量最终会达到一种均匀的分布。所有物质都将冷却到接近绝对零度。恒星早已熄灭，星系早已解体，黑洞也可能已经蒸发。没有温差，没有能量梯度，也就没有能力驱动任何物理过程，没有任何变化发生。宇宙将变成一个冰冷、黑暗、寂静的巨大空间，所有生命活动的可能都将荡然无存。

为什么这个理论如此令人着迷（和不安）

热寂理论之所以如此吸引人，是因为它触及了我们对宇宙最终命运的好奇心。它描绘了一个与我们现在所见到的充满活力、变化无穷的宇宙截然不同的未来。同时，这个理论也给人类的存在带来了深刻的哲学思考——如果宇宙的终点是如此的虚无，那么我们此刻的奋斗和追求，意义何在？

需要强调的是，热寂是一个理论预测，而非已经发生的现实。宇宙的尺度和时间的跨度都远远超乎我们的想象。即使热寂是宇宙的最终归宿，这个过程也需要的时间将是天文数字，我们目前所处的宇宙阶段，距离那个终点还非常非常遥远。

另外，科学也在不断发展，我们对宇宙的理解也在不断深化。未来是否会有新的理论或观测结果推翻或修正热寂理论，我们也无法预知。或许，宇宙的终点并非如此简单和单一。但就目前我们掌握的物理学定律而言，热寂是目前最有说服力的关于宇宙终极命运的猜想之一。它是一个关于秩序与无序、关于能量守恒与能量利用的故事，一个关于宇宙从有序走向无序的漫长而孤独的旅程。

网友意见

因为热寂理论太老了，根本就没考虑后面才知道的东西。没有任何证据支持宇宙会热寂。

熵增不代表熵有最大值，“熵一直增大但始终无法到达最大值”是可能的。

而且，即使宇宙的熵有最大值，那也没关系，膨胀宇宙的熵的最大值的增速远大于熵的增速。

在那之前，“宇宙的熵”本来就没有好的定义^[1]。

21 世纪初的物理学并不能很好地量化引力熵^[2]。

宇宙是自引力系统，比热容为负，不存在稳定的平衡态^[3]。

此外，热寂在量子层面是不可能的。

参考

1. ^ Entropy and the Time Evolution of Macroscopic Systems , Walter T. Grandy Jr, Oxford U. Press, New York, 2008. $110.00 (209 pp.). ISBN 978-0-19-954617-6
2. ^ https://doi.org/10.1088%2F0004-637X%2F710%2F2%2F1825
3. ^ https://doi.org/10.1063%2Fpt.3.2310

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