世人总感叹时间荏苒，岁月蹉跎，总是回首往事的时候不免自问“时间都去哪了”。然而科学家们思考的却是完全相反的问题——“时间从哪里来”。我们平常使用的北京时间是怎么得到的？如何保证时间测量的准确性和长期稳定性？这些问题不仅关系到众多依赖高精度计时的应用技术，更是在基础理论的研究，计量学的发展上占据重要的地位。
本文将从基本的测量出发，简要介绍统一的测量标准在人类社会发展中的演变进程，阐释时间测量在众多物理量测量中的特殊地位。继而解释当今最前沿的时间基准采用的基本技术及其原理。
测量的古与今：昔秦王扫六合，统一中原，将六国沃土收入囊中。在统一之后，立刻就推出了“统一度量衡”的诏令。要统一测量最关键的一点便是要有标准具。现存于上海博物馆的“商鞅方升”便是商鞅制造的度量衡器标准。统一度量衡扫除了经济文化发展的障碍，使得大到基于赋税和俸禄的国家机制，小到柴米油盐市井买卖的百姓民生得以有条不紊的进行。
基本测量和测量标准演化：测量的形式多种多样，长度，时间，压强，温度，重量……不一而足。面对各种各样类型的测量，人们制定了7个单位为基本单位，再通过一些物理定律间接定义其他单位。这样只需要准确地定义这7个单位就可以准确地定义所有单位。标准制定的任务也因此减轻了很多。
时间测量：而现如今米的定义是光在1/299792458秒内在真空中行进的距离。这个改变的动机并不是由于人们找到了比原子更好的尺子。
因为最新的定义中秒的定义，正是从原子中来的。这可能会令人费解，利用7个基本单位中的一个去定义另一个，何必大费周章？实际上不仅长度的单位如此，其他的单位也都或多或少的和秒的定义联系了起来。如下图表示的是铯原子跃迁频率、普朗克常数、阿伏伽德罗常数、单色光源的发光效能、玻尔兹曼常数、电子电荷、光速和7个基本单位秒, 千克, 坎德拉, 开尔文, 安培, 米，摩尔的定义关系。箭头表示头部的量是由根部定义的。
比如米，是由光速和秒定义的。
寻找时间的准绳：古人的计时智慧：计时原理万变不离其宗，简单来说就是数周期。这并不新鲜，相反，这种思想古老得让人们找不到起源。古人“日出而作，日落而息”，通过地球自转的周期定义了天，通过地球公转的周期定义了年。这个周期的定义十分自然，但是却并不精准。首先我们知道地球的自转和公转并不是那么理想，不仅要考虑到公转和自转对日夜更替的影响并不独立，还要考虑到地球不只有自转公转，还有章动进动等。
近代的时间革命：第一次计时工具的突破来自于石英钟。虽然石英钟的黄金时代已经慢慢过去，智能手环，智能手表才是将要登场的主力军。但是不可否认的是石英表的诞生在钟表行业掀起了惊涛骇浪，史称“石英革命”。石英有一种特殊的性质，在某一方向加上电场可以引起垂直方向的机械振动。振动周期取决于石英晶体的固有频率。换句话说，石英晶体的频率不取决于晶体的大小，晶体的形状。
现代时间基准的寻宝图：这三个方向也成为寻找时间准绳的寻宝图。按图索骥，需要较大的频率，人们将目标转向了电磁波；需要周期稳定，人们开始在微观粒子的世界摸索；需要外界环境稳定，人们开始研究低温物理甚至超冷物理。电磁波，微观粒子，低温这三者成为了时间标准的金科玉律。
从微波到光：“三驾马车”中我们先来谈谈电磁波。电磁波是一个大家族，从无线电到γ射线，频谱范围跨度极大。最早被用来做钟的是微波波段。微波波段的频率在百兆到百吉赫兹，这个频率对应的时间周期在微秒到纳秒量级。比起石英表，这个周期可以达到的精度极限更高。
微观基准：找到了计时的节拍器，下面更重要的就是要找到让节拍器可以保持稳定的东西，那就是微观粒子了。微观粒子其基本性质不随外界环境变化而改变。描述很多微观粒子特性的物理学常量在现行的物理学框架中被认为是恒定不变的。
不断向低温进军：温度是一个很普遍的概念，日常生活中的很多事情都会让我们感知到温度的存在。但是实际上传统意义上温度的概念只有在研究宏观物体的时候才有意义，因为温度其实是大量粒子表现出来的集体性的性质。到了微观领域我们很难直接定义温度的概念。
结语：测量不仅是人类文明的度规，也是现代科学的基石。时间测量又在各种测量中占据了特殊的地位。由于时间测量是目前人类可以测量最准确的物理量，其他很多测量的标准都通过物理学定律和时间测量绑定起来。为了实现最精准的实际测量，人们使用了可见光作为周期计时计数信号，使用超冷环境下的微观粒子进行周期较准。