Théorie qui s'applique aux systèmes dont les comportements sont imprévisibles, bien que leurs composantes soient gouvernées par des lois strictement déterministes.
L'un des buts primordiaux de la science consiste à pouvoir prédire le comportement d'un système physique, chimique ou biologique, par exemple les dates des éclipses du Soleil. Or, il se trouve qu'un grand nombre de phénomènes présente un comportement régi par une trop grande variété de facteurs, si bien qu'il est possible de comprendre pourquoi un ordre se construit, puis se détruit. Ainsi, dans le cas de la météorologie, les images transmises par les satellites montrent que les masses nuageuses sont tantôt ordonnées en forme de spirale, tantôt ne le sont pas. En effet, les perturbations peuvent être créées par les courants d'air chaud ou froid, ou par les forces de Coriolis, mais peuvent être également dues à la configuration géographique du terrain ou à l'implantation humaine. Dans ce cas de figure, les moyens théoriques et mathématiques ne sont pas adaptés pour prévoir un tel système, le nombre de facteurs intervenant sur le climat étant trop important.
Dans les années 1970, on découvrit qu'il est possible de traduire mathématiquement des phénomènes dont le comportement paraît désordonné, grâce à la théorie déterministe du chaos. Selon cette théorie, tous les systèmes chaotiques déterministes possèdent des formations préférentielles, appelées attracteurs étranges. Ces formations particulières peuvent se rencontrer dans la nature : ainsi, les images fractales calculables par les séries de Mandelbrot, les images météorologiques, les battements du cœur ou les électroencéphalogrammes constituent tous des attracteurs étranges.