西方人提醒你注意時間時，往往會說「時間在滴答」（Time Is Ticking），當然翻譯成更文雅的說法是「時間在流逝」。
滴答本身說明計時是怎麼完成的，沙漏就是一種計時方式，假定一定體積的沙流出需要一個固定的時間。與之類似的是利用某些運動的週期性，例如一天就是太陽升起到降落到再升起，而一年則是季節的一個週期變化。古人早就注意到這些自然現象的週期性而制定出曆法，最早的曆法已經有五千年了。而水鍾在古巴比倫和古埃及可以上溯到公元前16世紀。據說機械鐘在西方可以追溯到13世紀，卻沒有保留下來的實物。保留下來的最早的機械鐘製造於1430年，這是用彈簧驅動的鐘。最早的記錄分（沒有秒）的時鐘製造於1475年，後來出現了記錄秒和分的鐘。
伽利略第一個注意到鐘擺的運動是週期性的，他似乎也有過利用鐘擺來製造時鐘的想法。惠更斯計算了一秒鐘對應的擺長是99.38厘米，製造了第一個用鐘擺驅動的時鐘。可見，鐘錶的原理和精確度與某個被利用的週期運動有關。機械鐘一般能準確到一天誤差一秒就算好的了，我們日常生活中也不需要更準確的時鐘。
科學實驗和高技術需要更準確的計時。戴過表的人都知道石英表，石英表的計時原理是石英晶體振蕩的週期。石英晶體的振動被交流電轉變成電壓的週期變化，這個變化被線路探測到，這就是石英鐘的計時原理。石英晶體振蕩週期與石英的具體形狀和大小有關，尋常石英鐘的振蕩頻率是32，768赫茲，也就是說在一秒鐘內振蕩了32，768次。所以，振蕩一次就是1/32，768秒。如果這個振蕩頻率精確到個位數，那麼一天下來，振蕩次數的誤差不大於8萬次左右（也就是一天內的秒數），這樣石英鐘的一天誤差就能夠保持在秒的範圍。為什麼選擇32，768這個頻率呢？因為這個數字恰好是2的15次方，這是利用二進位的數字鍾需要的。石英晶體的振蕩頻率會受到溫度的影響從而影響時鐘的精確性。經過溫度校準的石英鐘可以準確到每年誤差大約是10秒鐘。
20世紀50年代，精確計時進入原子鐘時代。原子鐘的最基本原理是利用原子能級躍遷輻射的電磁波的週期性，或電磁波的頻率。例如，可見光的頻率大約是400太赫茲以上，也就是4×10。如果我們能控制光的頻率，就有可能利用它來計時。可惜，一般情況下，光的頻率並不好控制，因為外界的因素使得每個譜線出現寬度。20世紀30年代，原子物理學家拉比發現了磁共振技術，當原子經過均勻磁場後，再通過一定頻率的電磁場就會從一個能級跳到另一個能級，輻射出的電磁波具有固定的頻率。但是，如果起初的磁場不夠均勻，輻射出的電磁波就會有一定寬度（頻率不固定）。拉比在1945年就建議利用這個原理製造原子鐘。2011年11月4日去世的拉姆齊是拉比的學生，他在20世紀40年代改進了拉比的方法，讓原子在進入均勻磁場前先經過一定頻率的電磁場，這樣原子先後兩次通過振蕩的電磁場，這樣的話，原子輻射出來的電磁波的頻率的寬度就變小了。拉姆齊因此獲得1989年度諾貝爾物理學獎（而他的老師拉比早在1944年就獲獎了）。拉比和拉姆齊的工作使得製造原子鐘成為可能。
原子鐘是怎麼工作的呢？我們這裡以最準確的銫原子鐘為例。銫兩個能級躍遷輻射的電磁波頻率是9，192，631，770赫茲，如果我們製造一個儀器將銫的振蕩週期正好乘以這個數，就是一秒。這個儀器的工作原理如下：將液體銫蒸發成氣體，然後讓氣體銫原子通過一個磁場，這個磁場將處於不同能級的銫分離出來。低能級的原子得以通過U形的空腔。這些低能級銫原子隨即被波長為3.26厘米的微波照射，一部分被激發打到熱絲上再被電離，電離的銫原子經過電路放大。這樣，調整照射銫原子的微波的頻率使得電流達到最大，微波的頻率正好就是9，192，631，770赫茲了。這個頻率電子化後用來控制一個石英晶體，保證其振蕩頻率為500萬赫茲。這是原子鐘的輸出。
目前最精確的銫原子鐘可以達到每天誤差為一納秒，這個精度是什麼概念？這等於說這個鐘300萬年的誤差是一秒。最早的原子鐘利用的不是銫原子，而是氫原子。
原子鐘可以用來精確地確定時間。那麼長度用什麼來定？有趣的是，也是通過原子鐘的計時。原因是，物理學家發現真空中的光速是不變的，與我們在什麼慣性系中測量無關。所以光速在1983年就被定為299，792，458米/秒。如果我們能夠精確確定時間，那麼長度就可以用光速來決定，例如，我們規定一米等於光在1/299，792，458秒內跑的距離，這大約是3.3356納秒。前面我們提到，原子鐘一天可以精確到一納秒，這個精度就是10，我們也由此決定了長度的精度也是這個量級。
時間測量的精度以及長度測量的精度在現代科學實驗中越來越重要。例如，驚人的中微子實驗告訴我們中微子的速度也許超光速了，這就要求時間測量的精度達到數毫秒的誤差不超過納秒。自然，原子鐘達到這個精度很容易，但是，測量中微子速度還涉及到兩地原子鐘的同時性校準。實驗家認為，時鐘的校準不會是個問題。