熱寂理論起源于十九世紀(jì)物理學(xué)家對熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律對宇宙進(jìn)程的影響的研究，特別是威廉·湯姆森在1851年對當(dāng)時的一個動態(tài)熱力學(xué)理論(theory of heat)實驗做出了如下描述:"熱量并非一種物質(zhì)，然而是機械作用的一種動態(tài)形式，我們認(rèn)識到機械功與熱量之間必須是相關(guān)的，就如同因與果"隨后，熱寂理論又由赫爾曼·馮·亥姆霍茲和威廉·朗肯(William Rankine)加以發(fā)展。

由于宇宙熱寂說僅僅是一種可能的猜想，并沒有任何事實證據(jù)支持該學(xué)說的正確性，所以以下內(nèi)容僅為在假設(shè)該學(xué)說成立基礎(chǔ)下的假說。

退化時代:從10^14年到10^40年

星系和恒星停止產(chǎn)生:10^14年在這段時間里，星系和恒星的形成逐漸減緩并完全停止，至于那些仍然存在的恒星，由于自身核燃料的逐漸枯竭，恒星的溫度和光度逐漸下降，直到核燃料完全耗盡，恒星死亡為止。當(dāng)宇宙中所有的恒星都熄滅之后，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(xù)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(xù)存在數(shù)十億年，成為宇宙中唯一的可見光源。

行星開始脫離軌道:10^15年

隨著時間的流逝，由于引力波和引力擾動的影響，行星逐漸脫離它們的原始軌道。

恒星開始脫離軌道:10^16年

同樣是因為引力波和引力擾動的影響，星系中的恒星和恒星殘骸也開始離開黑洞

它們的原始軌道，只留下分散的恒星殘骸以及超大質(zhì)量黑洞。

可能的分歧之一

第一個可能性是以某些大一統(tǒng)理論中，是以質(zhì)子壽命極長但有限為前提推測的。

參見質(zhì)子和質(zhì)子衰變條目

一半質(zhì)子完成衰變:10^36年

根據(jù)某些理論認(rèn)為質(zhì)子會衰變，而半衰期(10^36年)的估計是正確的話，屆時，宇宙中大約一半的物質(zhì)已經(jīng)通過質(zhì)子衰變形式轉(zhuǎn)化為伽馬射線和輕子。

全部質(zhì)子完成衰變:10^40年

這時，所有的質(zhì)子都已完成衰變。事實上在這種情況下，宇宙中所有的物質(zhì)只能兩種形式存在:黑洞或是輕子。

黑洞時代:從10^40 年到10^100 年

黑洞占主導(dǎo)地位:10^40年

黑洞繼續(xù)通過霍金輻射的形式緩慢的蒸發(fā)

黑洞崩潰:10^100年

除了少量黑洞以外，絕大部分的黑洞都已蒸發(fā)完畢。此時，所有組成恒星和星系的物質(zhì)都衰變?yōu)楣庾雍洼p子

黑暗時代:從10^100年到10^150年

最后的黑洞蒸發(fā)完畢:10^150年

所有殘余的黑洞都已完全蒸發(fā):首先是低質(zhì)量的黑洞，最后是超大質(zhì)量黑洞，此時宇宙中所有的物質(zhì)都已衰變?yōu)楣庾雍洼p子。

光子時代:10^150年以后

宇宙達(dá)到最低能量狀態(tài):10^1000年及以后

此時，宇宙已經(jīng)進(jìn)入低能狀態(tài)，目前尚不清楚在這之后會發(fā)生什么。一種假設(shè)是宇宙很可能會永遠(yuǎn)停留在這種狀態(tài)，進(jìn)入真正意義上的熱寂狀態(tài)。無論如何，"低能"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

假如宇宙是平面的(即Ω=1)且沒有質(zhì)子衰變;則隨著量子穿隧效應(yīng)加上長時間的機率，最終所有小于鐵的物質(zhì)都會因此而發(fā)生核融合，最終變?yōu)殍F。(而鐵的結(jié)合能最小，因此熵值最大。)

全部物質(zhì)變?yōu)殍F:10^1500年以后

假如宇宙是平面的(即Ω=1)，在10^1500年以后，量子穿梭效應(yīng)所導(dǎo)致的核聚變應(yīng)使小于鐵物質(zhì)融合成鐵-56，而自發(fā)裂變和核衰變也應(yīng)使大于鐵的物質(zhì)衰變成鐵。

可能分歧之三

以較新的觀測所知宇宙常數(shù)，和以質(zhì)子壽命無限為前提假設(shè)，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(zhì)很少改變，但長遠(yuǎn)來說宏觀物體難以保持現(xiàn)狀。這仍然屬于熱寂的結(jié)論之一。

宇宙加速膨脹

宇宙加速膨脹使星系間距離擴大。10^10年內(nèi)，除了一些有引力聯(lián)系的星系，都會離開可觀測宇宙外，而變成不可見。

宇宙終極命運

因為發(fā)光體不存在，只有高質(zhì)量的黑暗物質(zhì)，除人為光源外完全黑暗。但此情形下很難一直持續(xù)下去，比上一種模型更可能因為零點能作用產(chǎn)生大撕裂(Big Rip)，甚至產(chǎn)生新的宇宙大爆炸。

過去，對于宇宙不熱寂分別有漲落說和麥克斯韋妖說解釋，

霍金與大爆炸理論 

但這些解釋都不能令人信服。目前流行的大爆炸理論也對熱寂作出解釋，但這理論仍然是崇尚熱寂的，只不過換換說法而已，該理論認(rèn)為:對于一個靜態(tài)的體系(或宇宙中的局部空間)總是趨于平衡態(tài)，但宇宙是膨脹的(類似氣體膨脹),宇宙根本不能達(dá)到平衡態(tài),所以宇宙不會出現(xiàn)熱寂。但是一些人認(rèn)為大爆炸理論的上述解釋是錯誤的,不論宇宙是膨脹、收縮或靜態(tài)，宇宙都不會進(jìn)入熱寂。因為星體引力在引力方向存在溫度坡度，可發(fā)生兩種情形:

①、如果一個星系原是熱均衡態(tài)，溫度處處相等，在星體引力作用下，熱量將向引力中心轉(zhuǎn)移，使引力中心溫度很高，而外圍溫度很低;

②、如果一個星體與周圍已形成溫度坡度，這溫度坡度是由星體引力大小和星體物質(zhì)的分子量決定的，當(dāng)外界施給熱量的影響時，引力將始終維持一定的溫度坡度，即引力在一段高度內(nèi)溫度差是恒定的。雖然