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1854年，德国科学家亥姆霍兹提出，宇宙只能使所有的能量转化为热，并最终处于均匀的状态，进而使宇宙陷入永恒的静止状态。这种假说也称作热死假说或热力学假说。
德国物理学家克劳修斯和奥地利物理学家玻尔兹曼曾为此假说展开争论，后者认为宇宙并非只向一个方向变化，也会向相反方向转化。恩格斯也不同意热死假的观点，他认为这同能量守恒原理相矛盾。
由于热死假说同宇宙无限论相矛盾，主张大爆炸学说的宇宙学家则从宇宙膨胀的观点加以解决。俄国科学家费里德曼曾经作过精密的计算，结果表明宇宙可能会周期性地收缩和膨胀，也可能会无限制地膨胀下去。后来美国天文学家哈勃利用加州威尔逊山上的1.5米望远镜和2.5米望远镜也发现宇宙是在膨胀着。
根据这个观点，宇宙物质中分为粒子和辐射（如光线、红外线、紫外线X射线），由于宇宙的热膨胀，粒子是热平衡的，辐射也是热平衡的，但二者之间不是热平衡的，达到热平衡尚需一定的时间，由于引力作用，所以它们没有足够的时间达到热平衡。
然而，一些科学家对于宇宙热膨胀提出了疑问，把某些特定的物理性质的解释都归结到宇宙初始时的情况是不能令人满意的。人们都希望宇宙不会有热死那一天，希望生命和文明世界延续下去，但一直没有找到解决热死假说的办法。