«Il tempo assoluto, vero, matematico, in sé e per sua stessa natura, fluisce uniformemente senza relazione con nessuna cosa esterna, e con altro nome è chiamato durata; il tempo relativo, apparente e volgare, non è una misura qualunque (esatta o inesatta) della durata, fatta per mezzo di un moto, che comunemente viene impiegata al posto del vero tempo: tali sono l'ora, il giorno, il mese, l'anno» (I. Newton, Philosophiae naturalis principia matematica, 1739).
Il tempo secondo Isaac Newton (1643 - 1727), quindi, è un flusso uniforme, immutabile, eterno, indipendente dalla materia cosmica e dal movimento: massa e velocità.
Per misurarne la durata si deve definire un'unità di misura e poiché il tempo non è una grandezza fisicamente tangibile, si può misurare il suo progredire scegliendo un fenomeno naturale periodico e invariabile, come la rotazione della Terra o la rivoluzione attorno al Sole (tempo astronomico).
Questa misura del tempo andava bene finché non si è scoperta l'irregolarità di tali moti - ogni secolo è circa 40 secondi più lungo del precedente -, impercettibile su scala umana, ma che mostra i suoi effetti nel corso dei secoli, perciò i fisici hanno dovuto ricercare una nuova scala naturale del tempo che sostituisse il tempo astronomico e ci desse la misura esatta del tempo assoluto.
Il secondo
Il minuto secondo, o secondo, è l'unità di misura del tempo nel Sistema Internazionale. Nel disegno vediamo lo schema di un orologio a pendolo con l'oscillazione di un secondo.
Prendendo come riferimento il moto di rotazione terrestre, il secondo è stato definito come 1/86400 del giorno solare medio.
Poiché il giorno solare si allunga per effetto del rallentamento della rotazione a causa dell'attrito dovuto alle maree, insieme ad altri fattori (pressione atmosferica, scioglimento dei ghiacciai, correnti oceaniche, variazioni nella rotazione del nucleo terrestre, ecc.), si è passati a considerare il tempo di rivoluzione terrestre e il secondo corrisponde a 1/31556925,9747 dell'anno tropico del 1900.
Nel 1967 si è scelto un nuovo metodo per misurare il secondo (secondo atomico). Per misurarlo si utilizza la frequenza della radiazione emessa da un atomo nella transizione tra due livelli energetici. In particolare, il secondo è la durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini, da (F=4, MF=0) a (F=3, MF=0), dello stato fondamentale dell'atomo di 133Cs. In modo approssimativo ma più semplice: è l'intervallo di tempo durante il quale l'atomo di cesio-133 oscilla 9.192.631.770 volte.
Orologio atomico
Per la vita civile è importante mantenere una corrispondenza tra il tempo astronomico e il tempo atomico. Per questo il National Institute of Standards and Technology (NIST) aggiunge (o eventualmente toglie) un secondo intercalare, secondo le necessità, generalmente il 30 Giugno o il 31 Dicembre. Dal 1972 è stato aggiunto un secondo 27 volte e l'ultima volta è avvenuta nel Dicembre 2016. Senza la correzione ci sarebbe una differenza di un'ora ogni mille anni.