熱寂說爭議，圍繞熱寂說而展開的爭議。首先對熱寂說提出異議的，是英國物理學家J·C·麥克斯韋；他認為熱力學第二定律是在我們無法識別構成一個大系統的大量微觀粒子的前提下而總結出來的經驗定律，在能識別微觀粒子的條件下就不一定適用，因此必須限制該定律的適用範圍，把它無條件推廣到全宇宙並得出熱寂的結論是不妥的；他構想一個現在被稱之為“麥克斯韋妖”的小精靈，由於能對個別微觀分子的運動狀態進行識別，就可以從熱平衡中產生出溫差來；他構想，有兩上充滿著相同溫度氣體的容器，用絕熱壁隔開，由小精靈控制壁上微觀小孔的活門，只讓所選中的分子通過，比如讓快速分子都往一邊而慢速分子都往另一邊，這樣就會使兩個容器出現溫差，致使整個氣體的熵減少，從而使熱力學第二定律失效。第二個對熱寂說提出異議的是奧地利物理學家L·波爾茲曼。他建立了熵與機率之間的關係，認為熵只是可能增加，在某些異常的初始條件下，“系統的熵可能隨時間減少”；他認為即使在像銀河系那樣大小的範圍內，在短期內也會發生熱平衡的漲落現象，至於在整個宇宙如此宏大的範圍內，兩種時間方向(熵增和熵減)是難以區分的；因此，不能從總體上說時間的方向，只能說時間某些部分有方向，而且這些方向是不一樣的，這意味著整個宇宙熱寂是不可能發生的。1890年，法國科學家H·彭加勒發表《力學原理》一書，提出如下觀點來反對熱寂說：任何力學系統的模型只能局限在有限的體積之內運動；在這個封閉系統中，從有序運動開始，經過無序運動，最後必然再回到有序狀態，即最終必然回到初始狀態；因此，與系統狀態相聯繫的既定熵值，不一定連續增加，為了能回到初始狀態，它必然要減少。彭加勒和另一位科學家塞米羅實際上提出了這樣一種觀點：熱寂說的出現是由於它的提出者們採用了當時流行的力學模型法造成的；因此，在治學方法論上應當進行變革，或者承認熱力學過程能夠回到初始狀態，或者把力學模型法根本拋棄。圍繞著熱寂說以及與之相關的熵增原理，世界各地的科學家們進行了大量爭論。這裡不能一一列舉。英國的W·C·丹皮爾在1958年出版的《科學史》中寫道：“把熱力學的原理套用於宇宙理論，其有效性是可疑的。把從這樣有限的例證中推出來的結果，套用到宇宙上去，是沒有道理的，即使過去利用這些結果去預言有限的獨立的或等溫的體系的情況很有成效。我們現在知道這個問題比最初提出時人們所了解的要複雜得多”。
