既然如此，那麼能不能把問題反過來，由觀測到的太陽位置反推出這一位置所對應的均勻時間呢？
至少在理論上說，這樣做是可能的。國際天文學會經過論證之後，於1956年決定以紐康太陽曆表為基礎定義了一種理想的時間尺度，這就是學術界所說的“曆書時”。它的秒長等於1960年1月1日0時正回歸年長度的1/31556925.9747。國際上還規定，從1960年開始，由曆書時取代平太陽時作為基本的時間計量標準。
這樣，我們就在理論上有了一個均勻不變的秒長單位。但實際上要得到這樣的秒長是相當困難的，因為觀測太陽比較困難，人們隻能通過觀測月亮等其他天體來測定曆書時：
月亮是一個視圓麵比較大的天體，邊緣又不十分整齊，用現代子午環、中星儀和月亮照相儀等天文儀器，經過兒年觀測，所得曆書時的精度，隻能達到10—9量級，比平太陽時精度隻高不到十倍，仍然不能滿足現代科學技術對於時間精度的要求。
把原子套在時鍾上
至此，我們大體按照事物發展的本來順序，介紹了人類從宏觀世界物質運動規律開始，認識和測量時間的發展曆史。我們看到，人類在長期“日出而作，日人而息”的過程中，逐步產生了“日”的概念；又從月亮缺而複圓中認識了較長的時間單位——月；當人類知道太陽是一顆恒星以後，地球運動周期便成了計量時間的科學標準。在這漫長的歲月裏，人類曾發明了日規、滴漏和各式各樣巧奪天工的時鍾來測定較短的時間間隔。隨著物理學的發展，人們學會把單擺吊在時鍾上，做出了擺鍾，提高了計時精度；此後，又用石英晶體振蕩牽引時鍾鍾麵，做出了石英鍾，使計時精度又有很大提高。這些時鍾所測定的時間都以天體宏觀運動周期為標準，而天體運動周期又是由天文觀測測定的。因此，長期以來，人們習慣於把時間工作同天文學聯考在一起，原因就在這裏。
在現代科學技術條件下，人類對於宏觀世界的認識已經遠遠超過人們的視界範圍，擴展到更加遙遠的恒星、星係、星係團、類星體……達到100億光年以上的天區。誠然，這是一個了不起的進步，但是，我們不能不看到，人類目前對於各種天體運動規律的認識，還遠遠沒有達到盡善盡美的程度，即使對於人類自己生活起居的地球，也還沒有完全搞清它的運動規律。
在這樣的情況下，通過天文觀測測定時間就遇到兩個方麵的困難。
首先是理論上的困難，即尚未搞清時間測量賴以為基礎的天體運動規律；其次是技術上的困難，天體的光線經過地球大氣到達觀測儀器，大氣對星光的折射大大限製了地麵觀測精度。目前，在地麵上利用光學望遠鏡觀測恒星測定世界時，其精度隻能達到千分之幾秒的水平。
當宏觀時間標準（天體運動）不能適應科學發展需要的時候，人類的認識又向著另一個方麵微觀世界發展，開始了認識和測量時間的又一個新進程。
我們知道，在宏觀世界裏找不到完全相同的個體。全世界有40幾億人口，那就是40幾億個模樣，即使是孿生兄弟，看起來相似，但仔細觀察，總可以找出差異。同一廠家，用同一類元器件生產的某種電氣產品，外觀上可以一模一樣，質量卻會各有優劣。
但是在微觀世界裏，情況卻恰恰相反，有許多東西是完全相同的。你不可能把一個電子同另一個電子區別開來，也不可能找出同一種元素的原子之間有什麼不同。這不是因為測量儀器粗疏，而是它們的確完全相同，原則上無法把它們區別開來。
人們已經認識了微觀世界裏的分子、原子、原子核、基本粒子……它們小到10-13厘米，我們用肉眼是無論如何也看不到它們的。
原子雖然很小，但它內部卻是一個複雜的世界。每個原子都有一個原子核，核外分層排布著高速運轉的電子。當原子（或分子）受到X射線或其他電磁輻射時，它的軌道電子可以從一個位置跳到另一個位置（物理學上稱此為“躍遷”)，還可以改變方向，或者像彈簧拉著的小球那樣不住地跳動。躍遷時，原子將吸收或釋放出一定能量的電磁波。這類電磁波在本質上同單擺一樣，也是一種周期運動，隻是它振動的周期更短（每秒鍾竟能達幾十億次眾更精確、更穩定罷了。
既然如此，我們能不能像製造擺鍾那樣，把原子套到時鍾上，利用它的振蕩做出原子鍾呢？
這是20世紀初期物理學家們熱烈討論的課題。1927年，偉大的生物學家、進化論發現者達爾文的後代0達爾文第一個從理論上探討了這個問題，接著，美國物理學家弗浦斯和佛裏奇等人進行了試驗。1936年，哥倫比亞大學的拉比教授根據這些實驗提出了獲得原子躍遷振蕩頻率的基本理論和方法，初步顯示出利用原子振蕩頻率控製時鍾的可能性。遺她的是，這些實驗和研究由於第二次世界大戰的影響中斷了數年。
二次大戰後，有關的實驗和研究工作迅速恢複和發展。1949年，美國國家標準局首先利用氨分子躍遷做出了氨分子鍾。5年以後，英國皇家物理實驗室終於把銫原子套到了時鍾上，做成世界上第一架銫原子鍾。此後，其他類型的原子鍾相繼問世，其中主要有氫原子鍾和銣原子鍾。
新的挑戰
宇宙是無窮無盡的，人們對於它的認識不會停留在一個水平上。同其他任何一個學科領域一樣，時間計量科學也隨科學技術的進步而不斷地向前發展著。
事實上，在原子鍾取得定義時間的統治地位以後，時間工作者並未因此而滿足、止步。他們在進一步改善現有原子鍾各項性能指標的同時，又積極探索新的計時標準，開始了新的“長征”。
根據當前實驗室工作和理論分析提出的新原理、新方1法主要有：利用鉈元素研製鉈原子鍾，利用鎂或鈣的亞毫米束研製鎂或鈣原子鍾，利用離子的特殊結構研製“離子鍾”，利用激光頻率標準研製“光子鍾”。
在這些新探索中，光子鍾具有很大潛力，它正向銫原至子鍾提出挑戰。
我們知道，光本身也是一種電磁波。它的頻率比無線罷電波段的頻率要高得多。按照理論分析，激光頻率的穩定度要比銫標準高3個數量級，用它做成光子鍾，時間計量精度又可以在目前的水平上再提高1000倍。這又將是一次重大的變革。