波动方程描述的是波的传播过程，可以用来描述各种波，比如声波、光波等。
下面是波动方程的推导过程：假设波沿着 $x$ 轴方向传播，$u(x, t)$ 表示波在 $x$ 点、$t$ 时刻的振幅。假设波是在一条绷紧的绳子上传播，$T$ 表示绳子的张力，$\\mu$ 表示绳子的线密度。设绳子在 $x$ 点的位移为 $y(x, t)$。通过牛顿第二定律可以得到，$x$ 点的加速度是绳子受到的合外力除以单位质量的结果：$a(x, t) = \\frac{1}{\\mu}T\\frac{\\partial^2 y}{\\partial t^2}$。应用胡克定律，可以得到单位长度的绳子受到的拉力等于它的伸长量与弹性系数的乘积：$T = E\\frac{\\partial y}{\\partial x}$，其中 $E$ 表示绳子的弹性系数。将 $T$ 的表达式代入 $a(x, t)$ 的表达式，可以得到：$a(x, t) = \\frac{1}{\\mu}E\\frac{\\partial^2 y}{\\partial x^2}\\frac{\\partial^2 y}{\\partial t^2}$。将上式中的 $a(x, t)$ 换成波的传播速度的平方乘以波函数的二阶导数，即 $a(x, t) = v^2\\frac{\\partial^2 u}{\\partial x^2}$，其中 $v$ 表示波的传播速度，$u(x, t)$ 表示波的振幅。将两个式子相等，即得到波动方程：$\\frac{\\partial^2 u}{\\partial x^2} = \\frac{1}{v^2}\\frac{\\partial^2 u}{\\partial t^2}$。这就是波动方程的推导过程。这个方程表明，波的振幅在空间和时间上都是满足二阶偏微分方程的。
