19世紀，英國物理學家雷諾做過一個名垂物理學史的實驗。首先將染料注人水流緩緩流動的管道中心，發現染色線以直線或流線的形式通過管道，他將這種類型的流動叫做層流；後在大管道中將水流加速，結果染料以複雜的方式旋轉，通過管子後就交相融合或混合了，水流變成了湍流。他發現，流體變成湍流的可能性可由一數表示，後人稱這個數為雷諾數，它等於流體的速度乘以管道的直徑，再除以流體的粘性係數。雷諾數越大，湍流越容易出現，反之則較難出現。流速大且粘性較小的液體在較大尺寸的物體中流動時容易產生湍流，而粘性大且流速大的液體則難產生湍流。水流動時的雷諾數可高達數百萬，而湯匙攪拌的糖漿則隻有約0.1，地殼下的岩漿則更小，不逾百萬分之一。因此，它是決不會變成湍流的(人類之幸事!)，除非在火山爆發時。
當流過圓柱體的流體的雷諾數約為40時，流體在圓柱體周圍開始擺動；當雷諾數增至3000時，擺動就開始分解為規則的、沿圓柱體順流而下的湍流；雷諾數高達數千時，湍流環繞著圓柱體流動。層流如何轉變為湍流是一個妙理幽深、誘人研究的問題，現已基本清楚，它原來與紊亂或混沌休戚相關，所謂混沌就是一種極端的無序。美國麻省理工學院的E.N.洛倫茲在本世紀70年代發現的混沌性表明，隻有幾具因素的簡單確定性係統也會產生隨機性的行為。洛倫茲曾在60年代用"蝴蝶效應"風趣地說明了天氣為什麼難以長期預報。氣象台也許能全麵地考慮各種氣象條件。如果由這些氣象條件決定的天氣再不受其他因素影響，氣象台原則上應能長期預報天氣，然而氣象台卻無法考慮到諸如(在何時何地有)"蝴蝶拍它的翅膀"這樣一些小因素影響，這些小因素本身並不能直接左右天氣，而是因為天氣是一個混沌係統，對這些小因素很敏感，它們很容易與某些氣象條件(如風速、風向等)一道(或者說被某些氣象條件放大)使整個氣象條件發生急劇變化，如使大氣層流變成湍流，產生一個個大氣旋渦，最終使氣候發生變化，造成天氣誤報。
上述蝴蝶拍打翅膀(這樣一些小因素)對大氣湍流的形成起到了"種子"的作用。物理學家認為，湍流就是因這些"種子"(或小因素)的影響被急劇放大而形成的。物體表麵某些不規則或規則的部分，如溪底某個凸起的尖石(溪流在這裏可能形成湍流)或圓柱體(水流過圓柱體時可能形成湍流)等都是種子，物體的各種振動及原始旋渦均是種子。從時間角度看，層流具有明顯的周期性，湍流則無周期性可言，或者說周期為無窮長。所謂周期性是指係統具有每隔一定時間就恢複原來狀態的特性。科學實驗表明，層滾周期隨雷諾數增加(或減少)而變化。在某一雷諾數上周期將倍增，雷諾數進一步增加會導致進一步的倍增，周期增至無窮大後，層流就成了湍流。物理學家菲金鮑姆還發現了預測連續周期倍增間隔的方法，這個連續間隔比率由一具通用"幻數"4.66920給出。如上所述，科學家雖已對湍流(問題)花了不少功夫，但距最終揭示這個問題的謎底和準確預測湍流還路途遙遠。這正是：物含妙理總堪尋，自然探謎無已時。