5 宇宙的命运
宇宙中每一个已知的物体都是由质子、中子和电子组成。我们看到的事物都是可见的是因为它发出或反射电磁辐射的光子。是否存在着其他形式的我们无法探测到的物质呢？
天文学家现在怀疑其他形式的物质不仅存在，而且远远超过正常的重量，这就是所谓的重子的物质。对星系团的研究指出：这类星系团中所有物质的总量与明亮物质总量的比例超过10∶1。这意味着宇宙的90%是以还未发现的物质形态存在的，这些不可见的物质被称为暗物质。暗物质有两种可能的存在形式——热和冷——的观点已被接受。热暗物质可能是由中微子等极轻的以光速运行的并且几乎不与重子物质发生作用的粒子组成。冷暗物质由有时被称为弱作用重粒子（WIMPS）的假设粒子构成。另一种理论认为，暗物质是普通的重子物质，但存在于不发光的褐矮星和黑洞等天体中，它们可能存在于星系晕中并且组成了名为晕族大质量致密天体（MACHOS）的实体。
开放、平坦还是闭合
宇宙中含有多少质量的问题与宇宙的最终命运有着直接的关联。宇宙正在膨胀的事实已经被知道很久了：但它是否将会停止膨胀，如果不是的话，是否会一直加速下去？这些问题的答案取决于宇宙中包含多大质量和能量，也就是它总共有多大的引力。从最大的尺度上来说，宇宙的曲率由它内部物质的平均密度决定——这也就是一定体积空间中的平均质量。终止宇宙膨胀所需的平均密度（被称为临界密度）仅为每立方米几个氢原子。宇宙平均密度与临界密度的比值为Ω，Ω小于1的宇宙将永远存在并且膨胀下去，被称为“开放宇宙”，它的时空连续体有着天文学家称为的负曲率；膨胀能够在引力的作用下终止的宇宙为“闭合宇宙”，它的时空连续体有着正曲率；第三种存在可能的被称为“平坦宇宙”，这发生在物质恰好足以终止膨胀，但只能在无限长的时间以后达到这一状态。目前的估计指出宇宙的平均密度远小于临界密度，但也存在着大量的暗能量。这使得宇宙的膨胀加速，由此宇宙将永远存在。
尽管天文学家有着计算恒星乃至星系中物质的量的可靠方法，但要计算整个宇宙中所有物质的重量并不那么容易。天文学家转而关注于我们看到的遥远星系在宇宙上的曲率效应。如果空间在引力下是正曲率的，我们认为平行线将会最终相交，因此我们看到遥远的星系的密度将下降。事实上对于深空的研究（如这张照片所示）说明星系的分布或多或少是调和的，这表明空间有着平均的几何结构。对非常遥远星系密度的研究同样支持了这一结论：如果宇宙是闭合的，我们可以认为遥远星系的密度下降。
在平坦宇宙中，平行线将永远平行，物质，比如宇宙中的星系的平均分布将呈现在我们面前，就如它的本来面目。这一假设状态通过爱因斯坦的图像得到了证明：在平坦的几何结构下，不发生任何扭曲。这一几何状态被直到现在为止对于深空的研究结果所证实。现在，天文学家相信：宇宙的膨胀并不再减速，而是在加速中。
闭合宇宙的几何形状如这里的半球和变形的阿尔伯特·爱因斯坦的图片所示（他本人并不相信宇宙是处于膨胀中的）。在球面上，平行线相交。如果爱因斯坦的标准图像被投影到球面上，再重新绘制到平面（就如我们在球面上看到的那样）上，脸部的四周将被拉伸，而中心被压缩。这支持了关于闭合宇宙中遥远星系将比邻近星系看起来密度更低的见解。
在开放宇宙的情形下，空间有着双曲面的形状，像马鞍一样。在这样的几何结构下，平行线最终背离。如果这种形状下图像被投影到平坦表面上，我们能够看到与球面上相反的扭曲：图像的中心被拉伸，外围被压缩。这意味着遥远星系将看起来比邻近星系更致密。
预见未来
如果宇宙是“平坦的”、“开放的”或者是正在加速的，它将存在无限长的时间，但这并不意味着行星、恒星和星系也将永远存在。宇宙受到物理定律支配，这些定律之一——热力学第二定律指出：热从高温物体向低温物体流动。因此当两个物体具有相同温度时，热的流动停止；热也不可能从低温物体流向高温物体。宇宙中发生的每个化学过程都遵从这个指导性原则。因此，恒星和星系缓慢地将热流失到周围的宇宙中，然后死亡。
在这发生之前，星系中越来越多的恒星将会互相靠近，这将会导致其他恒星投向星系的中心区域时一颗恒星被抛出星系。星系中心的物质将变得越来越紧密，并且最终具有星系质量的黑洞将形成。相同的过程将在星系团中重复，因为一些星系将被抛出，而另一些星系将落向中心区域。于是宇宙中将充满具有与星系团相同质量的黑洞。
这些黑洞中所含的物质将被再处理，并通过霍金辐射过程返回宇宙，这是一对虚粒子恰好在黑洞的视界上产生的过程：其中一个粒子逃逸出去，而另一个落下，抵消黑洞的一部分质量，这看起来像是逃逸的粒子来自黑洞本身，而黑洞逐渐“蒸发”到宇宙中。黑洞越小，它蒸发得也就越快，这一蒸发可以作为热量被测量到。随着粒子的逃逸和黑洞质量的减小，它的温度上升，上升的温度使得更多的粒子逃逸出来，进一步地减少了质量并且提高了温度。最终，在最后几秒，黑洞在能量等同于百万吨级氢弹爆炸的剧烈爆发中释放出剩余的所有质量。通过这一过程——恒星融入黑洞中然后再蒸发，在足够长的时间后，宇宙中的所有物质将达到热平衡。当这一状况发生时，将不再有恒星、行星或星系，只有着由亚原子粒子构成的稀薄“海洋”。所有的粒子将会有相同的温度，并且不会发生任何反应。如果化学反应不再在宇宙中发生，也就不再有判断时间流逝的参照，宇宙将死亡，这一概念称为热寂。
如果宇宙是“闭合的”，那么膨胀将最终减慢并停止，然后它将开始崩塌。星系团和单独的星系将合并到一起，宇宙微波背景辐射将增加它的温度，最终空间将变得异常灼热从而恒星蒸发。宇宙将回到与大爆炸期间十分相似的状态。但宇宙不再膨胀，而是开始收缩并向大坍缩的方向转变。
一些人提出大坍缩与大爆炸前的状态非常符合，从而宇宙将再生：但新生的宇宙可能与我们所在的很不相同，因为物理定律可能在宇宙膨胀的最初时刻整个被混在一起。
开放宇宙不具有足够的物质以产生足以终止空间膨胀的引力，于是开放宇宙将永远膨胀下去。尽管膨胀将受到其包含的物质的引力的影响而减慢，但这一过程不可能停止甚至倒转。宇宙在内部的所有物体都达到相同的温度时将发生“热寂”，达到这一状态的时间量级大约为1012年。在1030年时，在所有的死亡星系残余都成为超星系黑洞后，质子开始衰变成为电子和正电子，所有的物质也都将发生相同的变化。
宇宙中物质的量决定了时空连续体弯曲的方式，因而决定了宇宙的将来。很多观测指出，宇宙是“平坦的”。但是宇宙是完全平坦的情况几乎是不可能的，因此这些观测也就成了所谓的平坦度问题。一种精练的大爆炸理论为解释这一现象作出了尝试，它被称为宇宙暴涨论，它提出在大爆炸以后的很短时间内，宇宙以指数倍的速率膨胀。因此，不论宇宙的真正曲率是怎么样的，在我们看来它始终是平坦的。这与地球看起来是平坦的而实际上是一个球体的情况一样。
平坦宇宙是开放宇宙和闭合宇宙之间的分界线。在平坦宇宙中，宇宙的膨胀将在无限量的时间后停止，除非宇宙中充满了暗能量，在这一情况下，膨胀将永远加速下去。平坦宇宙将受制于质子的衰变和热寂，就和开放宇宙一样。
“闭合的”宇宙是其内部包含的物质产生的引力足以终止宇宙的膨胀并将它重新拉到一起的宇宙。随着星系的相互靠近，宇宙温度再次上升，直到不可避免地变成一个火球——大坍缩，这类似于但又不同于大爆炸的逆过程。有些可能的闭合宇宙能够存在很长时间，从而开放宇宙中的所有过程，例如质子的衰变和热寂等都能在它整体崩塌回去之后仍然发生。
生命、精神和宇宙
尽管天文学家在了解发生在宇宙中的某些过程上有着一定的成就，但他们了解得越多，就表明有越多的问题出现。这些问题是关于自然界本质的，科学并不能独立地给出答案。人类是不是宇宙中唯一的智慧生命？宇宙和人类是偶然形成的还是作为某些宠大设计的一部分？
现代天文学家常常被问到的一个问题是：宇宙有很多可能的存在方式，但为什么宇宙是现在这样的？在大爆炸的最初一点时间内，物理定律和宇宙常量处于变迁中，它们也只是在以后才固定为现在人们所熟悉的形态和数值。这些物理定律（如光速等常数）描述了宇宙是如何运行的。如果宇宙有着不同的电子电荷常数，恒星可能变得不能燃烧氢；如果在大爆炸的第1秒中，物质超出反物质的比例不同，可能就不再有物质，或者不再有这么多的物质将在很久以前就发生崩塌。
即使这种常数上的差异也可能让宇宙出现，甚至允许各种生命的演化，生命存在的形式可能会有极大的不同。如果在量子尺度上支配相互作用的普朗克常数比目前的值大得多的话，甚至与人一样大的物体都能够表现出波粒二象性，并且能够像电子衍射穿过狭缝一样“衍射”穿过门缝。
哲学家可能会问：为什么宇宙如此适应我们这样形态的生命产生，这仅仅是偶然，还是宇宙为人类能够在其内部发展铺平了道路？这些问题在名为人择宇宙原理的具有高度争议的理论中被提到。它提出宇宙之所以存在是因为如果宇宙不存在，我们就不能够在这里观察它。它的一个变体理论将它更推进了一步：宇宙的存在是为了给人类提供生存的场所。很多支持这一理论的人提出人类在某种程度上是特殊的，并且指向生命在它们所存在的地球上寻找相应小生境的坚韧方式。这表明只要有最微小的可能，生命就会出现，这一观念适用于整体的宇宙。有的人则认为宇宙可能并不是独一无二的，在大爆炸之前可能存在着更早的宇宙，甚至我们所知的物理定律也是之前的多次循环的演化过程的一个结果。
随着时间的流逝，宇宙演化出越来越复杂的结构。在最简单的一层是基本粒子或夸克——在大爆炸后最早产生的事物。最为复杂的就是智慧生命，以及它们的概念性架构（可能包括了科学本身，以及艺术和文明）。这些复杂的事物离不开中间层面结构的出现，从简单的原子、星系和恒星、较重元素、分子、蛋白质、简单生命形式到更加系统的生命形式。一些人认为智慧生命的产生因此也与原子和分子的产生一样自然。这因此可能就是智慧生命有目的地改造宇宙的形态以作为永久的居所。通过这种方式，智慧生命能够给自己全部的时间用以探索和理解。即便我们的文明衰落，未来的文明将会找到足够的时间探索和理解这种终极目标——如果它在确实存在。
玛丽亚·居里（1867～1934年）是亚原子物理学的先驱。
伽利略·伽利莱是最早的经典物理学家之一。
在普朗克时间内，唯一可能的结构是夸克。随着时间的流逝，质子和中子形成，之后是电子，它们共同形成了原子。它们之间产生结合力从而形成简单分子。随着更为复杂分子的合成，有机含碳分子等更大分子形成，这些分子随后形成了活的细胞，进而产生更为复杂的社会化生命，如蜜蜂等。在这一进程发展的顶峰，是人类等有知觉的创造性生物，例如作曲家莫扎特。
沃尔夫冈· 阿玛迪乌斯· 莫扎特是富有创造性的天才。