混沌（chaos）理论是数学科学中一门年轻的分支，自理论创立，在科学界广泛被认同，至今只有几十年时间。然而它的建立却经历了漫长而曲折的过程。如Lorenz所概括的那样，是一个从海王星发现时对混沌的毫无认识，直到一个半世纪后人们已经逐渐认识到混沌几乎无处不在的过程。

300年以前，自然科学的研究主要靠经验积累，发展速度受到限制，1686年牛顿《自然哲学的数学原理》的出版，使科学研究的方法学产生了根本的转变，标志着科学冲破经验积累的束缚，进入了用数学方法求索物理机制的崭新阶段。牛顿理论宣布了物质的运动受某些普遍规律的物质原理所支配。如著名的万有引力定律，天文学家曾用它预测卫星和行星轨道，其精确度令人难以置信，1846年正是通过数学计算，人类发现了海王星，这一事件成为19世纪计算数学史上最光辉的一页。但在海王星发现时遇到的所谓“三体”问题，对曾历久不衰的牛顿学说提出挑战。以法国数学家Jules Henri Poincare为代表的一批杰出科学家发现了太阳、月亮和地球三者的相对运动（即“三体”问题）不同于单体和二体问题，无法求出精确的解。1903年Poincare在《科学与方法》一书中指出，在一定范围内，“三体”问题的解是随机的。其后续的研究成为了混沌理论的开端（图1-1）。

麻省理工学院教授Edward Norton Lorenz是一位对大气结构动力学颇有兴趣的气象学家和数学家，1948年他在麻省理工学院进行一项创新性气象理论实验时，发现了现在被称为“混沌”的现象，这种现象的特征是在一个确定性系统中显示出高度随机的性态。以此为契机，Lorenz开始了对此类问题的研究。1961年的一个冬天，在他打印的一份计算机报告中，能够解释混沌现象的图形终于出现了（图1-2）。1963年Lorenz在《大气科学》（ Journal of the Atmospheric Science）杂志上发表了一篇关于混沌理论的开创性研究论文“确定性非周期流”，在引起气象学界的热切关注后，又封存了12年之久，终于在整个科学界引发了研究热潮，由此诞生了一门新兴学科。