ทฤษฎีความโกลาหลหมายถึงพฤติกรรมของระบบการเคลื่อนไหวบางอย่างเช่นกระแสน้ำในมหาสมุทรหรือการเติบโตของประชากรโดยเฉพาะอย่างยิ่งความไวต่อการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสภาวะเริ่มต้นที่ส่งผลให้เกิดผลลัพธ์ที่แตกต่างกันอย่างมาก ทฤษฎีความโกลาหลไม่ได้หมายความว่าโลกนี้มีความวุ่นวายเชิงเปรียบเทียบและไม่ได้อ้างถึงเอนโทรปีโดยที่ระบบมีแนวโน้มที่จะยุ่งเหยิง ทฤษฎีความโกลาหลขึ้นอยู่กับความไม่แน่นอนในการวัดความแม่นยำของการทำนายและพฤติกรรมที่ไม่ใช่เชิงเส้นของระบบเชิงเส้นที่ดูเหมือนว่า
ก่อนที่กลศาสตร์ควอนตัมทฤษฎีความโกลาหลเป็นแนวคิดทางฟิสิกส์ "แปลก" เป็นครั้งแรก ในปี 1900 Henri Poincaréคิดถึงความสัมพันธ์ระหว่างค่าต่างๆ ณ จุดเวลาต่าง ๆ ของระบบซึ่งพฤติกรรมทั่วไปสามารถทำนายได้อย่างแม่นยำเช่นดาวเคราะห์ในวงโคจร เขาตระหนักว่าการวัดเช่นตำแหน่งความเร็วหรือเวลาไม่สามารถชี้ชัดได้อย่างแน่นอนเพราะเครื่องมือทุกอย่างที่สามารถพัฒนาได้จะมีข้อ จำกัด ด้านความไว นั่นคือไม่มีการวัดที่แม่นยำอย่างไม่สิ้นสุด
Poincaréรู้ว่าการเคลื่อนไหวนั้นถูกอธิบายอย่างแม่นยำโดยชุดสมการที่สามารถทำนายสิ่งต่าง ๆ ได้อย่างแม่นยำเช่นที่ลูกบอลจะจบลงถ้ามันกลิ้งลงบนทางลาด อย่างไรก็ตามเขาได้ตั้งทฤษฎีว่าความแตกต่างเล็กน้อยในสภาพเริ่มต้นบนพื้นฐานของความแตกต่างเล็กน้อยในการวัดเช่นมวลอาจส่งผลให้เกิดการมองเห็นด้วยตาเปล่าสองแบบที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงไกลในอนาคต ทฤษฎีนี้เรียกว่าความไร้เสถียรภาพแบบไดนามิกและต่อมานักวิทยาศาสตร์ยืนยันความจริงของความคิดของเขา
ทฤษฎีความโกลาหลดังนั้นการศึกษาว่าระบบที่มั่นคงและมั่นคงไม่สามารถให้การทำนายที่มีความหมายได้ในเวลาต่อมาแม้ว่าพฤติกรรมระยะสั้นจะเป็นไปตามความคาดหวัง ในความเป็นจริงการคาดการณ์ใด ๆ ที่ให้ผลอาจแตกต่างกันอย่างดุเดือดจนเกินความคาดหมาย เป็นเรื่องง่ายที่ค่าที่แม่นยำกว่าจะไม่ให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำมากขึ้น
สโนว์บอลผลของการเปลี่ยนแปลงหนึ่งนาทีในสถานการณ์ที่มีอิทธิพลเรียกว่าเอฟเฟกต์ผีเสื้อ คำอุปมานี้แสดงให้เห็นว่าผีเสื้อที่กระพือปีกซึ่งเป็นอิทธิพลที่แทบจะมองไม่เห็นอาจนำไปสู่การพัฒนาของพายุเฮอริเคนในอีกด้านหนึ่งของโลก Edward Lorenz ทำแบบจำลองคอมพิวเตอร์เครื่องแรกในปี 1960 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความไร้เสถียรภาพของสมการและข้อมูล
เงื่อนไขเบื้องต้นไม่สามารถอนุมานได้จากเงื่อนไขในภายหลังหรือในทางกลับกันในระบบที่สำคัญหลายอย่างเช่นความดันบรรยากาศและกระแสมหาสมุทรที่นำไปสู่สภาพอากาศและภูมิอากาศ นี่ไม่ใช่แค่สถานการณ์ในชีวิตจริงที่เกิดจากบางอย่างเช่นเทอร์โมมิเตอร์น้อยเกินไปในมหาสมุทร ทฤษฎีความโกลาหลเป็นทฤษฎีที่พิสูจน์ได้ทางคณิตศาสตร์ที่พิสูจน์ได้ซึ่งแสดงให้เห็นว่าบางครั้งการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นที่เสียบเข้ากับสมการไม่ได้ให้การคาดการณ์ที่แม่นยำมากขึ้น แต่เป็นค่าที่เบี่ยงเบนไปอย่างมาก
นักฟิสิกส์บางคนกำลังทำการเชื่อมต่อระหว่างการสุ่มและโครงสร้างขนาดใหญ่ พวกเขากำลังตรวจสอบรูปแบบในภูมิอากาศโลกการกระจายตัวของกาแลคซีในซูเปอร์คลัสและการแปรผันของประชากรในระดับเวลาทางธรณีวิทยา พวกเขาตั้งสมมติฐานว่าในระดับมหภาคองค์กรบางประเภทและความมั่นคงได้ถูกทำให้เป็นไปได้โดยผ่านความผิดปกติและความไม่สอดคล้องของทฤษฎีความโกลาหล
