열죽음

열죽음(heat death) 또는 열사(熱死)는 우주의 종말 중 한 가능성으로, 운동이나 생명을 유지할 수 있는 자유 에너지가 없는 상태를 말한다. 물리학적으로는 우주 전체의 엔트로피가 최대가 된 상태가 바로 열죽음이다. 우주의 열역학적 종말 상태로 볼 수 있다. 이런 상태에서는 모든 것이 소립자로 분해되어 흐릿한 우주가 되어버리고, 광막한 공간에 소립자만 어지럽게 돌아다니게 된다. 열사에 대한 가설은 윌리엄 톰슨의 1850년대 아이디어에서 유래하였다.

좀 더 구체적으로 설명하자면, 물질의 밀도가 임계 밀도와 같거나 작을 경우 혹은 암흑 에너지가 일으키는 가속도가 충분히 클 경우에, 우주는 영원히 팽창을 계속한다. 그러면 격변적인 빅 크런치가 일어나 사라지는 대신 우주는 서서히 희미해져간다. 시간이 한참 지나면 마지막 별들도 남아 있던 수소와 헬륨 연료를 다 소진한 뒤 꺼지고, 새로운 별이 태어날 재료도 더 이상 없다. 별들이 모두 사라지고 나면 남는 천체는 중성자별과 백색왜성과 블랙홀 뿐이다. 블랙홀은 다른 천체들을 점점 집어삼키고, 그와 함께 남아 있던 가스와 먼지까지도 집어삼킨다. 영원에 가까운 시간인 10¹⁰⁰년이 지나고 나면 블랙홀도 호킹 복사를 통해 증발하고, 정상 물질을 이루는 양성자와 중성자도 모두 붕괴한다. 남아 있는 나머지 입자와 복사가 우주의 팽창과 함께 사방으로 흩어져 희박해지면 사실상 공간은 아무것도 존재하지 않는 상태로 변한다. 이 시점에서 우주는 사실상 죽은 거나 다름없다. 이 암울한 시나리오를 '열죽음'이라고 부른다.