百川入海、萬流繞極，茫茫海水千變萬化。早在文明萌動、浪漫初興的時代，《楚辭 抽思》中便有言“長瀨湍流，溯江潭兮”，“湍”字若作動詞用，為沖擊，沖刷之意。湍流作為一種流體質點的脈動，體現著非線性、反平滑與不可測。湍流無疑是物理學中最難而又久未解決的基礎理論研究課題。從1883年雷諾圓管湍流實驗至今已然跨越了兩個世紀，是當之無愧的“世紀難題”。
海水運動與其他流體運動一樣，可分為層流和湍流兩類。在層流運動中，海水微團的軌跡和流線呈一簇光滑的曲線，各層流體層次清晰，沒有混摻現象。而湍流是另一種紊亂的流動，海水微團的軌跡雜亂無章，有沿主流的縱向運動，也有橫向運動，甚至有反向運動，各層流體之間有強烈的混摻現象，變化十分激烈。實際上，湍流現象在自然界、工業裝置中比比皆是，比如大氣中的亂云飛渡、河流中的險灘急流、在動脈中流動著的血液、河流繞過石頭，混入牛奶中的咖啡，以及徐徐上升的青煙。
早在500多年前，達·芬奇就已經洞察到湍流的基本特征，并形象地描繪出湍流的素描圖像。那么，湍流是如何產生的呢？
我們可以先從水的流動出發，假設有這樣一根透明玻璃管，在玻璃管的一段裝上可以控制玻璃管中水流流動的閥門，通過調節閥門的開合來控制玻璃管當中水的流速大小。一開始，我們只是輕輕旋開閥門，使玻璃管中的水流流速維持在一個較小的水平，如果我們用在水中滴入紅墨水的方式來顯示水流的流動，那么此時我們能夠觀察到一道清晰的紅色水平流線，此時便是層流。逐漸加大閥門的開度以增大水管當中的水流速度，層流就將慢慢地變成了湍流，紅色流線不再清晰，而是可以觀察到流線周圍有許多小漩渦，這時便意味著層流被破壞，相鄰流層間不但有滑動，還有混合，這時流體作不規則運動。以上的過程便類似于著名的雷諾圓管湍流實驗，我們用雷諾數——一種可以用來表征流體流動情況的無量綱數來表征層流與湍流之間的界限.
要真正的了解湍流遠比我們想象中的要困難。直到目前，湍流理論研究仍然不能在廣泛意義下對具體的流體動力學問題給出實用而有效的指導。“當我見到上帝后，我一定要問他兩個問題——什么是相對論，什么是湍流(turbulence)。”據傳，著名理論物理學家沃納·海森堡臨終前曾這樣說道。而著名科學家理查德·費曼也曾將湍流稱為“經典物理學中最后一個尚未解決的重要問題”。
