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世界上最精确的时钟是原子钟，它的计时功能与原子中电子的运动息息相关。
我们知道，围绕在原子核周围的电子排列在不同的轨道上，因而存在不同的能量层级。
通过吸收或释放某些特定频率的电磁波，电子可以在能量层级之间发生跃迁，即从一个稳定的能量层级跳跃到另一个稳定的能量层级。
对于某些原子，比如铯原子，它发生电子跃迁时两个能量层级之间的能量差已经被精确定义了，因此只需要观测能量差出现的频率，即使得电子发生跃迁的电磁波频率，据此就可以定义时钟的周期了。
在实际操作中，我们使用微波照射铯原子，再慢慢改变微波的频率，直到电子开始在两个稳定的能量层级之间进行跃迁，我们就可以通过这一频率来定义时钟的周期。
构建这样的原子钟面临着很多技术挑战。
首先，我们需要将原子冷却，使它们回归理想的初始状态；然后，我们要谨慎选择微波照射的方式，以最大化原子钟的灵敏度；最后，我们还要能够精准确定电子是否已经跃迁到较高能量层级的状态。
现在基于铯原子的时钟已经成为测量时间的最准确方法，它在一亿年内的误差小于百万分之一秒。
原子钟提供了一个受国际肯定的时间标准，由一些政府实验室维护，例如美国国家标准与技术研究院（NationalIandardsandTeology，缩写为NIST）、英国国家物理实验室（NationalPhysicalLaboratory，缩写为NPL）和德国联邦物理技术研究院（Physikalisisdesanstalt，缩写为PTB）等。
时钟是很多技术的基石，例如，它们对于制定全球定位系统（globalpositioningsystem，缩写为GPS）的统一基准至关重要。
现在，GPS已经运用到日常生活的方方面面，例如汽车的卫星导航系统等。
可以说，时钟在我们的生活中几乎无处不在。
时钟的同步
下一个挑战是如何使两个时钟同步，使得它们可以被统一校正。
其中一种方法是将信号从一个时钟发射到另一个，通过测量信号的延时来完成校正。
具体做法是首先启动第一个时钟，当该时钟完成第一个时钟周期时，向另一个时钟发射一束光。
管理第二个时钟的人收到光信号时，可以通过对比知道第二个时钟与第一个时钟间的延时情况，并利用这些信息进行时钟校正。
由于时钟的构造都是一样的，我们假设它们计时周期也相同。
这样做会有一个有趣的结果。
设想一下，为了让一个地球上的时钟与另一个放在遥远星系中某一颗行星上的时钟同步，你把一束光发射向那个行星，即使光速很快，由于距离实在太遥远，光到达那里还是要用很长时间。
与此同时，你却在慢慢变老。
所以，行星上的人接收到的这一校正信号，其实是你年轻时发出的信号，他看到的你也是很多年前发出信号时的你。
同理，当我们仰望星空，我们看到的实际上是源自很久很久以前从遥远恒星表面发出的光。
当我们遥望更远的恒星和星系时，我们看见的是更久远的过去：一个数十亿年前的宇宙。
从这个意义上说，我们接收到的光也有数十亿岁了，从它诞生的那一刻起，就一直在宇宙中穿行。
光是我们在宇宙里能看见的最古老的东西。
当然，我们通常所说的时钟相距比较近。
有这样一个有趣的现象，如果你把一个时钟放在一架飞机上，以大约每小时800千米的速度飞行，你会发现，它相较于地面上的时钟要走得慢一些，这是因为信号在两个时钟之间得以传递的最高速度是光速。
你可以参照图29明白其中的道理。
一个人（标记为A）在地面上，而另一个人（标记为B）在高速运动的飞机上。
A向离地面H高度处的一面镜子发射一道光。
从A的角度看，这道光的行程是H；然而，从B的角度看，这个光信号的行程比H稍长，因为A相对于B在高速后退。
既然信号的传递速度对A和B而言都是光速，而且他们根据发射信号和接收信号所记录的时间是一样的，那么唯一的解释就是从A的角度看，B的时钟走得比他的慢，而从B的角度看，A的时钟走得比自己的慢。
这个现象被称为时间膨胀。
图29 相对运动导致的时间膨胀。
观察者A（地面上）和B（高速运动的飞机上）各自测量同一束光到达悬挂于高度H的镜子的时间。
他们测出的时间并不相同，这是因为他们之间有相对运动
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