1854年，德國科學家亥姆霍茲提出了宇宙熱死說，他指出，宇宙隻能使所有的能量轉化為熱，並最終處於均勻的狀態，進而使宇宙陷入永恒的靜止狀態。這種假說也稱作熱死假說或熱力學假說。
熱死假說引起了世人的恐慌，因為那死寂的沒有生命的宇宙就等於世界的未日來臨，為了消除這個假說，許多科學家都對此進行了嚐試，德國物理學家克勞修斯和奧地利物理學家玻爾茲曼曾為此展開爭論，後者認為宇宙並非隻向一個方向變化，也會向相反方向轉化。恩格斯也不同意熱死假的觀點，他認為這同能量守恒原理相矛盾。
由於熱死假說同宇宙無限論相矛盾，主張大爆炸學說的宇宙學家則從宇宙膨脹的觀點加以解決。俄國科學家費裏德曼曾經作過精密的計算，結果表明宇宙可能會周期性地收縮和膨脹，也可能會無限製地膨脹下去。後來美國天文學家哈勃利用加州威爾遜山上的1.5米望遠鏡和2.5米望遠鏡也發現宇宙是在膨脹著。根據這個觀點，宇宙物質中分為粒子和輻射（如光線、紅外線、紫外線x射線），由於宇宙的熱膨脹，粒子是熱平衡的，輻射也是熱平衡的，但二者之間不是熱平衡的，達到熱平衡尚須一定的時間，由於引力作用，所以它們沒有足夠的時間達到熱平衡。
然而，一些科學家對於宇宙熱膨脹提出了疑問，把某些特定的物理性質的解釋都歸結到宇宙初始時的情況是不能令人滿意的。人們都希望宇宙不會有熱死那一天，希望生命和文明世界延續下去，但一直沒有找到解決熱死假說的辦法。