תורת הכאוס - ענף חקר במתמטיקה וגם בפיסיקה העוסק במערכות דינמיות ולא לינארויות אשר ככאלה מציגות רגישות גבוהה ובלתי צפויה לשינויים קטנים בתנאי התחלה.
רגישות לתנאי התחלה משמעה שבאותה מערכת נקבל מצבים סופיים שונים ומרוחקים זה מזה אם המערכת תתחיל משני מצבי התחלה השונים אך במעט.
אחד הדימויים הנפוצים להבהרת התנהגות זו הוא "אפקט הפרפר", - תנועת האויר הקלה הנובעת ממשק כנפי הפרפר, גורמת באופן מצטבר לשינויים באויר שהולכים ותופחים עד כדי שינויי מזג אויר הכוללים סופות רעמים.
דוגמאות למערכות כאוטיות הן למשל תנועת הקצף על פני המים, עירבוב טיפת חלב בכוס מים, ומערבולות. התיאור המתימטי של מערכות כאוטיות מביא לתוצאות מפתיעות כמו מימדים "שבורים" (פרקטלים) ודגמים בלתי צפויים של המציאות.
בתמונה : פרקל "חבורת מנדלברויט", המציג דגמי התפתחות מרהיבים עם דפוסים של חזרה עצמית אינסופית