非线性现象指非线性系统中独有的反映其运动本质的现象，其数学描述为非线性联立方程，具有混沌、不可预测、初值敏感性等特征，常见于天气系统、孤波、分形结构中。非线性物理学作为研究该现象的学科，涵盖非线性力学、声学、光学等分支，研究对象包括孤立子、混沌、分形等特殊现象 。线性系统满足叠加原理，而非线性现象本质复杂，需通过非线性模型描述 。
20世纪80年代非线性科学研究兴起，混沌学的创立被视作继相对论和量子力学之后的第三次科学革命，揭示了计算能力极限 。21世纪以来研究聚焦网络系统动力学、量子系统及复杂网络应用，光孤子通信、生物序列分析等技术取得进展。研究案例包括2004年东南亚海啸的孤波现象、涡旋光在叶绿素溶液中的非线性传播行为 。神经放电节律、光学薄膜非线性效应及金融市场非线性模型等跨学科研究持续扩展其应用领域 。
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