Selten beschwert sich jemand über die Genauigkeit moderner Uhren – obwohl sie oft schneller zu laufen scheinen, als manchem, der es ohnehin immer eilig hat, lieb ist. Billige Quarzuhren gehen nur um etwa eine Sekunde pro Woche falsch, und das stört im Alltag überhaupt nicht; selbst mit einer mechanischen Armbanduhr muß man keinen Termin versäumen. Für höhere Ansprüche – etwa beim Datenaustausch mit Raumsonden oder der satellitengestützten Ortung von Schiffen und Flugzeugen – braucht man freilich Atomuhren, die in einer Million Jahre höchstens um eine Sekunde vor- oder nachgehen.

Auf den ersten Blick scheint es für noch genauere Zeitmessung weder technischen Spielraum noch überhaupt einen Bedarf zu geben. Doch bei vielen wissenschaftlich-technischen Anwendungen stößt man bereits an die Grenzen heutiger Apparate. Zum Beispiel sind einige Pulsare (Sterne, die regelmäßig kurze Schübe elektromagnetischer Strahlung aussenden) genauer als alle verfügbaren Uhren, und darum läßt sich ihre Periode nicht exakt bestimmen. Für die Überprüfung relativistischer Effekte und fundamentaler Naturkonstanten sind sogar noch zuverlässigere Geräte erforderlich.

Tatsächlich wird man mit neuen Verfahren, die auf dem Einfangen und Abkühlen einzelner Atome oder Ionen beruhen, höchstwahrscheinlich die Zeit bald tausendmal genauer als heute messen können. Schon oft haben sich scheinbar unveränderliche Vorgänge bei näherer Betrachtung als wandelbar erwiesen. Mit Sonnen-, Wasser- und Pendeluhren konnte man zwar den Tag genau genug in Stunden, Minuten und Sekunden einteilen, doch die feinen Abweichungen der Rotation und der Umlaufbahn der Erde ließen sich damit nicht entdecken.

Die Präzision einer Uhr hängt von der Regelmäßigkeit einer periodischen Bewegung ab, etwa der Schwingung eines Pendels. Dabei ist der Pendelarm mit der sogenannten Hemmung gekoppelt, die dafür sorgt, daß ein Zahnrad sich immer nur in eine Richtung weiterdreht; diese Bewegung wird dann über weitere Za