Śmierć cieplna
Stan maksymalnej entropii w odległej przyszłości: żadnych różnic temperatur, żadnej użytecznej energii — wszechświat kończy się w równowadze, nie w ogniu.
Lukasz Szramuk ·
Śmierć cieplna to najbardziej prawdopodobne zakończenie wszechświata: powolne dochodzenie do maksymalnej entropii, w którym każda różnica temperatur się wyrównała i nie została już energia zdolna wykonać jakąkolwiek pracę. Idea jest starsza od kosmologii. William Thomson opisał powszechną tendencję przyrody do rozpraszania energii mechanicznej w 1852 roku; Helmholtz dwa lata później nadał jej niemiecką nazwę Wärmetod; Clausius sformułował ją jako prawo w 1865 — entropia wszechświata dąży do maksimum. Żaden z nich nie wiedział, że wszechświat się rozszerza. Zaskakujące jest to, że przewidywanie przetrwało tamto odkrycie i wyszło z niego mocniejsze.
Harmonogram, rozpisany szczegółowo przez Freda Adamsa i Gregory'ego Laughlina w latach 90., dzieli się na ery. Formowanie gwiazd wyczerpuje dostępny gaz w ciągu jakichś 10^14 lat, zostawiając białe karły, gwiazdy neutronowe i czarne dziury. Jeśli protony się rozpadają — to wciąż otwarte pytanie — pozostałości rozpuszczają się gdzieś między 10^34 a 10^40 lat. Czarne dziury parują na końcu: te o masach gwiazdowych do jakichś 10^67 lat, największe do 10^100. Zostaje rzadka, zimna kąpiel fotonów i zabłąkanych cząstek, rozszerzająca się bez końca, bez niczego, co mogłoby odmierzać czas.
Dwa zastrzeżenia nie pozwalają nazwać tego proroctwem. Scenariusz zakłada, że ciemna energia pozostanie stałą kosmologiczną; jeśli jej równanie stanu zacznie dryfować, zakończenie zmienia się w Wielkie Rozdarcie albo Wielki Kolaps. A równowaga jest w przyspieszającym wszechświecie subtelniejsza, niż brzmi: przestrzeń de Sittera ma horyzont o temperaturze rzędu 10^-30 K, więc fluktuacje nigdy nie ustają całkowicie — i właśnie tymi drzwiami wchodzi problem mózgów Boltzmanna. Śmierć cieplna to też nie wyczerpanie się energii. Energia jest zachowana. Kończy się różnica między jednym miejscem a drugim, czyli jedyne, co kiedykolwiek było użyteczne.
Na tej stronie decyduje o tym suwak Λ. Podkręć go, a ekspansja rozerwie struktury na długo przed tym, nim entropia cokolwiek wyrówna; skręć w dół, a ostatnie słowo będzie należało do grawitacji. Nasza wartość daje wersję powolną — tę, w której światła gasną po kolei przez sto rzędów wielkości.