地球与其它已知星球之最大区别在于地球的表面上存在大量的水。水是生命发生的前提，自然也是物理学发生的前提。水给物理学打上了深深的特征烙印，波(wave)、涨落(fluctuation)、镜像(mirror image)、涡旋(vortex)等关键物理学概念都来自于水。
在物理学中，取决于具体的语境，波被用来表示一种运动的形式，也被当作存在的形式，甚至有时不过只是一个空洞抽象的数学表达式。在机械波、电磁波(光波)、物质波(量子力学波函数)以及引力波动这些概念中出现的波动方程和类似表示波浪函数的公式都被当作经典谈论的基础,但其实它们远远不足以反映机械复杂性.
固体经历微小形变时,形变与应力成正比,此即为胡克定律F = -kx ,泰勒展开保证了这个公式的普适性.考察弹簧上一质量为m的振子的振动问题引入ω2 = k/m则振子的运动方程为此方程解的形式为一个单变量的三角函数.这即是说振动在数学上被表示为位置关于时间的三角函数.
如果振动的物体有足够的外延比如一根弦其上各点的振动之间则可能会是以某种方式耦合的一根取向沿x方向的运动在小近似下方可改写为其中ρ是弦的质量密度T是弦因沿x方向被紧绷引起张力的通解人们把其中形式如称为行解释其中的k满足v=ω/k反映的是长度周期和时间周期一维情形下就是两个数注意实际上人们也愿意把看作实在量频率表征传播的方向但实际上它是切空间里的定义的三维空间中的被称为平面意思前垂直整个平.