La durata della vita di una persona si misura in anni e l’anno è legato al moto di rivoluzione della Terra intorno al Sole.

Per fare un altro esempio, la durata di un gioco da tavolo si misura con una clessidra, che viene capovolta non appena la parte superiore si è svuotata.

La rivoluzione della Terra intorno al Sole e lo svuotamento di una clessidra sono esempi di fenomeni periodici, cioè fenomeni che si ripetono sempre uguali a se stessi.

Per misurare la durata di un fenomeno (l’intervallo di tempo tra l’inizio e la fine) si conta quante volte la durata di un fenomeno periodico è contenuta nella durata da misurare.

Quindi l’unità di misura dell’intervallo di tempo è la durata di un fenomeno periodico. Dal punto di vista sia storico sia tecnologico, tra i fenomeni periodici sono importanti l’oscillazione del pendolo e la vibrazione di una molla: essi hanno permesso di costruire i primi orologi che funzionavano in modo affidabile.

Fino al 1967 il secondo era definito come la 86 400-esima parte del giorno solare medio. Ma, a un certo punto, questa definizione si rivelò troppo imprecisa, perché il moto di rotazione della Terra ha delle irregolarità. Così fu necessario introdurre una nuova definizione, che utilizza una proprietà immutabile dell’atomo di cesio.

L’unità di misura dell’intervallo di tempo è il secondo (s), definito come l’intervallo di tempo impiegato da una particolare onda elettromagnetica, emessa da atomi di cesio, per compiere 9 192 631 770 oscillazioni.

L’intervallo di tempo (o durata) è descritto dalla seguente definizione operativa:

• strumento di misura: un cronometro;
• protocollo: l’avvio del cronometro è simultaneo all’inizio dell’intervallo di tempo da misurare; l’arresto del cronometro è simultaneo alla fine dell’intervallo di tempo.

Questa definizione ammette implicitamente che sia possibile sapere con certezza quando due eventi (per esempio lo sparo del giudice di gara e la partenza del cronometro) sono simultanei. Nella vita di tutti i giorni, in effetti, non abbiamo difficoltà a dire se due fenomeni avvengono nello stesso istante oppure no.

Come ha scoperto Albert Einstein, le cose cambiano quando si prendono in considerazione oggetti che si muovono a velocità prossime alla velocità della luce nel vuoto. Esamineremo questo problema più avanti, quando studieremo la teoria della relatività.