時鐘，是人類生活的必備工具，也是計量時間的重要工具。但是我們知道，再精確的時鐘也會有偏差，精度高的大約每年會有1分鐘的誤差，這個誤差對於人類的正常生活是沒有影響的，但是對於科學家的科學研究以及探索宇宙本質方面，這遠遠是不夠的，因此科學家在數十年前就已經創造出了一種神奇的計時裝置，它就是原子鐘！
大部分人對原子鐘還不甚瞭解，但是其實它與全球導航系統GPS息息相關。原子鐘，顧名思義，它的精確度以及達到了原子的微小級別，準確的說，它是一種精確度可以達到2000萬年的誤差僅一秒的時鐘。
原子鐘的原理不外乎和原子的排列機構有關係，我們知道，在微觀層面，圍繞在原子核周圍其實擁有不同電子層的能量差，電磁能量是不連續的，而原子正是由於不同電子排列順序的能量差來吸收和釋放電磁能量的。所以當原子在不同級別的能量態躍遷時，原子便會釋放不連續特徵頻率的電磁波，也就是所謂的共振頻率，每一個原子都有自己的特徵振動頻率。而科學家就是利用了同一種原子的共振頻率是一定的這一原理，製造出了精確的原子鐘。由於這種電磁波非常穩定，再加上利用一系列精密的儀器進行控制，原子鐘的計時就可以非常準確了。
目前人類常用在原子鐘裡的元素有氫(Hydrogen)、銣(rubidium)、銫(Cesium)等，而現在國際上在天文、大地測量和國防建設等各個領域中尤其是GPS導航方面普遍採用銫原子鐘的躍遷頻率作為時間頻率的標準，銫原子鐘的原理是利用銫原子內部的電子在兩個能級間跳躍時輻射出來的電磁波作為標準，去控制校準電子振盪器，進而控制鐘的走動。這種鐘的穩定程度很高，誤差可以達到2000萬年一秒，精確程度遠遠超出人類的想象，完全可以輔助科學家進行一些科學研究。
最關鍵的是，銫原子鐘在導航方面的應用，可以精確定位地球航行，甚至太空航行的準確位置，提供更加快速有效地保障。但是銫原子鐘的誤差也是有極限的，科學家並不滿足於此，他們的目標是製造永遠不會走偏的時鐘，於是光學原子鐘誕生了！在當前的原子鐘中，銫原子是在微波頻率範圍內轉變的，而光學轉變發生在比微波轉變高得多的頻率範圍，由於光學頻率比微波頻率高出4到5個數量級，因此在相同躍遷譜線線寬的條件下，光鐘的不確定精度將優於微波鍾100到1000倍。因此它能夠提供一個更精細的時間尺度，是現在最高級的時鐘――微波銫原子鐘的十萬倍。我國也曾製造出首臺光學原子鐘，是世界上少數幾個掌握此項技術的國家。
但是科學的發展是永不止步的，科學家希望製造出不僅是幾十億年，而是整個宇宙的年齡的準確時鐘，也就是說在這個宇宙可能存在的生命週期內，這個時鐘的誤差幾乎可以忽略。
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