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混沌理论研究的是对初始条件敏感的系统的动力学，在这样的系统中，初始的一些微小变化可能会在之后产生巨大的影响。结果是由物理定律决定的，因此从理论上讲，它是可以预测的，但它的条件和计算十分复杂，无法做出实际预测。天气是混沌系统的一个很好的例子：需要考虑的变量实在是太多了，长期准确地预报天气尽管在理论上是可能的，但在实际上是不可能的。有时我们也称之为蝴蝶效应：蝴蝶扇动翅膀可能会导致几千千米外发生风暴。
“所有物理事件都是由之前所有事件的总和引起或决定的。”
丹尼尔·丹尼特（Daniel Dennett）
蝴蝶扇动翅膀可以影响遥远地方的天气系统，这种观点经常被用来解释混沌理论：即一切都是一个复杂到难以置信的系统的一部分
由于混沌理论的基础是初始条件的改变所造成的影响，所以假设在任何一点上都存在着不止一种可能的状态。蝴蝶可能会拍打翅膀，也可能不会，可选择性的概念说明一切都不是被预先决定的。另一方面，如果所有的未来事件都是由每个小小的选择决定的，那么自由意志会被放在哪里呢？一种答案是假设存在多元宇宙——宇宙的许多不同版本，它们的存在对应于所有可能的选择或事件。它们的分叉点是无限的，例如，无论你在任何时候选择了喝茶或咖啡、是否熬夜，或选择了一件礼物而不是另一件时，宇宙都会产生新的分支。