풍차처럼 생긴 막대기에 컵 여덟 개가 매달려 있는 카오스 수차는 카오스 이론을 직접 보여준다. 일단 수차 위쪽 중간에서 물이 흘러나와 컵에 물을 채운다. 그러면 수차는 물이 많이 찬 컵 쪽으로 회전운동을 시작한다. 그러다가 반대쪽 컵에 물이 더 많이 차면 수차는 반대 방향으로 돌아간다. 수차는 그렇게 한참을 갈팡질팡하다가 급기야 카오스(혼돈) 상태에 빠진다.

이처럼 카오스 수차는 불규칙한 운동을 하는 현상을 보여주기 위해 고안된 작동 전시물로, 회전하는 수차의 속도와 운동방향이 바뀌도록 연출되었다. 일반적으로 수차가 한 쪽 방향으로 돌아갈 것이라고 생각하기 쉽다.

하지만 실제로는 양동이에 물이 차면 수차는 한쪽 방향으로 서서히 움직이다가 물의 양이 계속 늘어나면 수차는 빨리 움직이게 되고, 양동이의 물이 채 빠져나가기도 전에 반대편에 도달하게 되고, 이로 인해 회전속도가 저하되면서 수차는 반대 방향으로 움직이게 된다. 처음에는 이러한 수차의 방향 전환이 규칙적으로 나타나지만 물의 양을 더욱 증가시키면 수차의 움직임이 불규칙적으로 변하면서 카오스 상태에 빠지게 된다.

카오스는 컴컴한 텅 빈 공간, 곧 혼돈(混沌)을 뜻하며, 물리학에서는 불규칙 결정론적 운동을 지칭한다. 1961년, 미국의 기상학자 로렌츠가 기상 모델을 연구하면서 발견한 '나비효과'를 발표해 이론적 발판을 마련했다.

나비효과는 쉽게 말해 브라질에 있는 나비의 날갯짓이 미국 텍사스에 토네이도를 일으킬 수 있다는 이론이다. 즉, 작은 변화가 엄청나게 큰 변화를 초래할 수 있는 경우를 말한다. 증권시장의 주식 가격 변화, 나뭇잎의 낙하 현상, 물의 난류 현상, 회오리바람, 태풍이나 지진의 메커니즘도 카오스 이론으로 해석이 가능하다.