Em muitas cosmogonias tradicionais, o caos é o estado primordial do universo. Talvez surpreendentemente, essa também é a visão dos cosmólogos modernos. Eles consideram que o universo começou em um estado de "equilíbrio termodinâmico" ou entropia máxima há cerca de 13,7 bilhões de anos.

O caos é frequentemente definido como a completa ausência de ordem e, consequentemente, de informação. Para os gregos, o oposto do caos era o cosmos, um universo ordenado e belo.

O estoico Crisipo (200 a.C.) afirmou que uma única causa incausada poderia destruir o universo (cosmos), que mergulharia no caos.

Tudo o que acontece é seguido por algo mais que depende disso por necessidade causal. Da mesma forma, tudo o que acontece é precedido por algo com o qual está causalmente conectado. Pois nada existe ou surgiu no cosmos sem uma causa. O universo será perturbado e se desintegrará em pedaços, deixando de ser uma unidade que funciona como um sistema único, se qualquer movimento sem causa for introduzido nele.

Nos tempos modernos, desenvolveu-se uma teoria matemática do caos determinístico, em grande parte por cientistas da computação. Eles descobriram que pequenos erros de arredondamento em seus dados computacionais (que possuem um número limitado de algarismos significativos) levam a grandes instabilidades não lineares que se expandem exponencialmente no tempo e tornam a previsão a longo prazo impossível. Este é o famoso efeito das "asas de borboleta em Pequim", descoberto em previsões meteorológicas pelo fundador da teoria do caos, o meteorologista Edward Lorenz .

É importante ressaltar que não há nada de aleatório ou indeterminado (não envolve indeterminação quântica ) nessa teoria matemática do caos. Embora apresente comportamentos que se assemelham a alguns fenômenos do mundo real, esses comportamentos são metáforas, não explicações físicas.

Além disso, o caos não deve ser confundido com a imprevisibilidade , assim como o determinismo não deve ser confundido com a previsibilidade . A importância fundamental da teoria do caos reside na sua aplicação a sistemas extremamente sensíveis às condições iniciais. Os sistemas caóticos são determinísticos, mas não previsíveis. A sua imprevisibilidade não significa que sejam aleatórios ou indeterminísticos, como muitos filósofos e alguns cientistas que não gostam da mecânica quântica acreditaram erroneamente (por exemplo, Ilya Prigogine ).

Alguns filósofos parecem acreditar que a teoria do caos pode fornecer toda a aleatoriedade necessária para impedir que o livre-arbítrio seja determinístico (por exemplo, Daniel Dennett ). Alguns pensam que o comportamento caótico não linear refuta o determinismo do demônio superinteligente de Laplace . Laplace provavelmente sabia que a informação exigida pelo demônio era inatingível. Isaac Newton certamente sabia que suas observações não poderiam confirmar sua teoria com a precisão arbitrária necessária para provar o determinismo perfeito.

Ludwig Boltzmann, seu admirador e contemporâneo Franz Exner , e o aluno de Exner, Erwin Schrödinger, frequentemente apontavam que as teorias deterministas extrapolam as evidências disponíveis . A popularização de teorias físicas muitas vezes confunde não apenas o público em geral, mas até mesmo filósofos da ciência.

No tricentenário da publicação dos Principia de Newton, Sir James Lighthill proferiu uma palestra na Royal Society, lamentando a confusão entre o determinismo mecânico clássico de Newton e a aparente alegação de previsibilidade perfeita:

"Hoje, todos temos plena consciência de que o entusiasmo de nossos antepassados pelas maravilhosas conquistas da mecânica newtoniana os levou a fazer generalizações nessa área da previsibilidade que, de fato, talvez tenhamos tendido a acreditar antes de 1960, mas que agora reconhecemos como falsas. Coletivamente, desejamos nos desculpar por termos induzido o público instruído ao erro, difundindo ideias sobre o determinismo de sistemas que satisfazem as leis do movimento de Newton e que, após 1960, provaram-se incorretas..."

(J. Lighthill, Proc. Roy. Soc. (Londres) A 407, 35 (1986))

A sensibilidade às condições iniciais já era conhecida muito antes da teoria do caos e da teoria da complexidade modernas . James Clerk Maxwell observou na década de 1860 que, mesmo que duas moléculas estivessem adjacentes uma à outra em um fluxo hidrodinâmico, elas poderiam se encontrar em locais aleatórios no recipiente após tempos de mistura relativamente curtos. Ele escreveu:

Quando o estado das coisas é tal que uma variação infinitesimal do estado presente altera apenas por uma quantidade infinitesimal o estado em algum momento futuro, diz-se que a condição do sistema, seja em repouso ou em movimento, é estável; mas quando uma variação infinitesimal no estado presente pode provocar uma diferença finita no estado do sistema em um tempo finito, diz-se que a condição do sistema é instável.

( Ensaio sobre a Ciência e o Livre-Arbítrio , 1873)

O mundo real é apenas aproximadamente mecânico clássico (obedecendo às leis dinâmicas de Newton em todas as escalas). Nas pequenas escalas da física atômica e molecular, o mundo é mecânico quântico. Não há nada correspondente ao caos determinístico na física quântica. O caos determinístico requer movimento contínuo para produzir singularidades matemáticas e não linearidade exponencial. Apesar dos "saltos quânticos" imprevisíveis e espontâneos, os estados discretos do mundo quântico são mais regulares e estáveis do que seus análogos clássicos. De fato, a estabilidade a longo prazo das estruturas quânticas em seus "estados fundamentais" é surpreendente, assim como a completa indistinguibilidade das partículas elementares, o que dá origem a estatísticas extremamente não intuitivas. Finalmente, a estabilidade a longo prazo dos fenômenos cooperativos quânticos é evidente na capacidade das macromoléculas biológicas de manter (por meio da detecção e correção de erros) seu conteúdo de informação .

O desejo de descrever a aleatoriedade e o acaso no mundo com o caos determinístico assemelha-se à visão de Adolphe Quételet e Henry Thomas Buckle de que as regularidades estatísticas em vários fenômenos físicos e sociais são evidência de um determinismo subjacente. Seria essa motivação semelhante à que busca um criador inteligente por trás da evolução biológica Parece que a "antipatia ao acaso" observada por William James no final do século XIX permanece viva e atuante no século XXI.