探讨宇宙的终结，就是追问膨胀将走向何方
宇宙在极大的尺度上不断膨胀，相距遥远、没有被引力束缚在一起的星系之间，距离总体上在增大。如果这种变化永远持续，遥远的未来会是什么样？星光稀少的空间可能继续扩大，改变膨胀的条件也可能带来完全不同的未来。研究宇宙的终结，就是探索这些变化能持续到何种程度。
恒星的死亡讨论的是一颗恒星失去原有发光方式后会留下什么。要了解整个宇宙最终的状态，除了恒星的寿命，还需要了解空间的膨胀。这里的终结不一定意味着时间会在某一天停止，也包括宇宙一直变化、逐渐接近某种状态的未来。
遥远天体的光揭示膨胀如何变化
遥远星系发出的光经过漫长的旅程才到达我们这里。空间膨胀时，光的波长也会被拉长。天文学家把波长伸长的程度与天体的距离结合起来，研究光在途中传播时，宇宙膨胀发生了怎样的变化。
某些类型超新星的本来亮度可以估计，因此可以用来测量距离。综合这些超新星、星系等多种观测，科学家认为宇宙在自身历史中较近的时期进入了膨胀加快的阶段。这种现象称为加速膨胀。这里的较近，指的是宇宙历史中的一段时期，远比人的一生漫长。
暗能量是宇宙模型为解释加速膨胀而引入的一种成分的名称，它究竟是什么仍不清楚。一种解释认为，一定体积空间中的暗能量含量，也就是密度，在膨胀时仍保持不变。正的宇宙学常数就描述了这种性质。科学家也在研究暗能量随时间变化的解释，因此它在未来是否保持相同性质，还需要另行检验。
热寂中，能够推动变化的能量差异逐渐减少
把一杯热水放在房间里，热量就会从水传向周围。水温与室温越接近，两者之间可供热量流动的余地就越小。温差可以用来驱动热机，但温差消失后，就无法再通过这种方式让热机做功。
宇宙中也存在让能量流动并推动变化的差异，例如炽热恒星与周围寒冷空间之间的差异。在极其遥远的未来，如果这类可以利用的差异几乎不再剩下，这种状态就称为热寂。关键并非所有能量突然消失，而是越来越难获得可用来持续发光或推动其他变化的能量。
在正的宇宙学常数始终保持不变的模型中，宇宙会继续膨胀。彼此没有束缚在一起的星系群越来越远，也可以设想很长时间里都没有新能量来源出现的未来。研究者在这一前提下探讨宇宙逐渐接近热寂的长期变化。杯子的例子只说明温差的作用，并不是把引力和空间膨胀也包含在内的整个宇宙的缩小版。
大撕裂需要连束缚结构也能拆散的条件
即使宇宙正在膨胀，太阳系和银河系仍由引力维系。前面提到的宇宙学常数模型中的膨胀，本身不会让太阳与地球之间的距离按整个宇宙相同的比例增长。受到束缚的天体的运动，需要与极大尺度上的膨胀分开考虑。
大撕裂假设了不同的暗能量条件。在一种代表性理论模型中，暗能量密度随宇宙膨胀不断增加，其作用在有限时间内无限增强。结果连引力束缚的星系和行星系统也会分散。若继续沿用这一模型，原子等结合得更牢固的结构也将难以维持。
具有这些性质的假想暗能量称为幽灵暗能量。要发生大撕裂，所需性质必须以必要的方式持续下去。仅仅发现加速膨胀，并不能预告大撕裂。这是展示特定条件会带来什么结果的理论情景。
大坍缩中，膨胀停止并转为收缩
也可以设想这样的未来：在极大尺度上不断增大的距离，某一天开始缩小。如果宇宙停止膨胀并转为收缩，物质和光就会进入越来越致密、越来越热的状态。这种结局称为大坍缩。它与某个星系吞并周围星系的事件，在尺度和原因上都不同。
这一情景需要让膨胀转为收缩的条件。在一些理论模型中，如果暗能量的性质与现在不同，宇宙在当前的加速膨胀之后仍可能重新收缩。这类研究检验的是膨胀在什么条件下能够逆转，并不确定未来一定发生什么。
暗能量稍微减弱，并不总会带来大坍缩。宇宙中的物质、能量以及空间的几何性质共同决定膨胀。正的宇宙学常数始终保持不变的标准模型，并不预测这种收缩。目前还没有依据把大坍缩视为我们宇宙确定的最后一幕。
新观测更精细地检验决定未来的条件
2025年公布的DESI研究利用大量星系的分布，考察了宇宙膨胀的历史。DESI数据本身可以由标准的宇宙学常数模型很好地解释。但与早期宇宙的光和超新星数据一起分析时，结果更倾向于暗能量随时间变化的解释。这种倾向的强弱也取决于组合使用了哪些数据。
这一结果是需要进一步检查暗能量变化的线索。它既不说明变化已经确定，也不决定未来如何变化或宇宙如何终结。还需要检查观测中残留的误差、分析所采用的假设，并查看新数据是否仍呈现相同倾向。
把热寂、大撕裂和大坍缩并列介绍，不代表三者发生的概率相同。正的宇宙学常数是用于对照观测的标准模型中的假设，而大撕裂和未来的收缩都需要额外条件。这三种情景也没有穷尽所有可能的未来。
研究大爆炸时，我们通过古老的光探索宇宙的过去；研究未来时，起点同样是已经收到的光。观测告诉我们哪些条件与宇宙相符。这些条件能否一直延续到尚未来临的未来，仍是待解的问题。