湍流是自然界中一个复杂而迷人的现象，从物理学家的研究到艺术家的描绘，湍流无处不在。1923年7月10日，海森堡向慕尼黑学院提交了一份关于流体流动的稳定性和湍流的计算报告，这个问题是湍流的经典问题，也是极其困难的一个问题。海森堡强大的数学能力让他在量子力学领域获得了巨大成就，但在湍流方面只取得了有限的成功。物理学家费曼也尝试研究湍流，但并没有成功。
人们对湍流的认识来由已久，从达芬奇的手稿到梵高的《星空》，画家们用自己的艺术手笔，不约而同地描绘了对湍流的直观视觉映像。自然界中，也许最壮观的大规模湍流是太阳耀斑。太阳耀斑与所谓的日珥有关，日珥从太阳的低层大气延伸到日冕，其通常至少是地球的10倍大。地球的磁场使刮到地球的太阳风中的带电粒子偏转，从而使我们免受太阳风的影响。但为什么地球，实际上还有许多行星，都拥有磁场呢？答案似乎也是湍流。
不仅地球上大规模的海洋和大气流动是湍流的，其他行星上的大气流动，尤其是气态巨行星，这些行星的大气流动也是高度湍流。木星上的大红斑，其实是一个两到三倍地球直径，持续了数百万年的超大气旋风暴。湍流裹挟空气中的硫化物，使其呈现出独特的红色。各类工程师都必须面对湍流。飞机或汽车上的空气动力阻力是由湍流边界层控制的，事实上，限制我们设计出更好机翼的主要障碍之一就是对湍流的理解不足。
另一方面，发动机的设计者则依靠燃料和气体的湍流混合来最大限度地提高效率。湍流在环境领域也是至关重要的。城市规划必须模拟烟和汽车发动机中污染物的湍流扩散，而建筑师需要预测自然对流如何影响建筑物内的温度分布。即使是钢铁制造商和医学研究人员也不得不担心湍流，因为铸锭中的过度湍流会导致铸锭冶金结构的恶化，而流经我们喉部和鼻孔的水流也通常是湍流的。那么，到底什么是湍流呢？
最简单地说，当流动的速度大到一定程度时，所有的流动都会产生一个随机的、混沌的运动。人们将这些复杂的流动归纳在一起，称之为湍流，并注意到它们有一些共同特征。湍流是如何产生的呢？湍流的产生来自流动的不稳定性。雷诺于1883年首次指出了从层流到湍流的转变，以及雷诺数在这一转变中所起的重要作用。雷诺数是没有物理单位的，这意味着无论选择何种单位体系来测量上述物理量，雷诺数都是相同的。
雷诺发现，当这个数超过2300时，流动会从有序突然跳跃到湍流。