Be tikslaus laiko matavimo negalima apsieiti daugelyje mokslo ir technikos sričių, ypač fizikoje ir astronomijoje. Matuojant radioaktyvių izotopų amžių, susiduriama su ypač trumpais laiko tarpais. Pavyzdžiui, vandenilio-4 izotopo skilimo pusperiodis lygus vienai dešimtmilijardinei sekundės daliai. Tuo tarpu astronomijoje galaktikų amžius matuojamas milijardais metų.

Laiko matavimas prasidėjo nuolatinių dienos ir nakties kaitų stebėjimu. Vėliau laikui matuot: žmonės panaudojo mėnulio fazių keitimosi periodą – mėnesį. Neatsitiktinai sanskrito, graikų, lotynų kalbose mėnesio pavadinimas susijęs su žodžiu „matuoti“. Tačiau mėnulis turi vieną ydą: jo fazių pasikeitimo skaičius per metus truputį didesnis negu 12. Dėl to žemės darbai, religinės šventės, dažnai siejamos su metų laikais, atsidurdavo ne vietoje.

Taip iškilo reikalas fiksuoti saulės metų pradžią. Saulės metų negalima taip ryškiai stebėti, kaip, pavyzdžiui, dienos ar mėnesio pradžią. į pagalbą atėjo saulės laikrodis, kurį sudarė vertikaliai įbestas strypas ir horizontali plokštuma. Pagal šešėlio ilgį vidurdienį jau buvo galima spręsti apie metų laiką ir nustatyti metų pradžią.

1 pav. Saulės laikrodis
Saulės laikrodis

Nors egiptiečiai, babiloniečiai ir kinai saulės kelio stebėjimams pradėjo naudoti daiktų metamą šešėlį dar du tūkst. metų pr. Kr., bet saulės laikrodis (1 pav.) pasirodė tik V-IV a. pr. Kr. Ilgainiui jis tobulėjo.

Aleksandrijos ir Romos laikais valdančiosios klasės atstovai lenktyniaudavo, statydami saulės laikrodžius. Jie buvo šventyklų, cirkų, pirčių neatskiriama puošmena. Tai liudija gausios iškasenos.

2 pav. Kelioninis laikrodis
Kelioninis laikrodis, I a. pr. Kr.

Paminėtini mūsų kišeninių laikrodžių pirmtakai, Vitruvijaus aprašomi I a. pr. Kr. Vieną tokį kelioninį laikrodį matome 2 pav. Jo skersmuo – 52 mm, o plotis – 5 mm. Norint sužinoti laiką, šį laikrodį reikėdavo pro kiaurymę H pakabinti ant siūlo, o kūginę kiaurymę A atsukti į saulę. Saulei tekant ar leidžiantis, šviesi dėmė būdavo taške C. šviesios dėmės padėtis lanko viduje vidurdienį parodydavo net mėnesį. Tam reikalui kampas SCW buvo padalytas į šešias dalis. Esant ilgiausiai dienai, šviesi dėmė vidurdienį būdavo taške S, dienai susilyginus su naktimi, ji nuslinkdavo į tašką B, o, pasidarius trumpiausiai dienai, šešėlis pasiekdavo tašką W. Kitą pusmetį šviesi dėmė grįždavo atgal. Laikrodžio spindulys buvo padalytas į šešias dalis. Jas atitikdavo šešios priešpietinės ir šešios popietinės valandos. Toks laikrodis teisingai rodydavo laiką tik du laipsnius apimančioje geografinėje platumoje, kas maždaug tolygu mūsų respublikos užimamam platumui. Didesnėse platumose jau reikėdavo turėti kitą laikrodį. Vėliau, jį patobulinus, galima buvo panaudoti ir kitur.

Suprantama, kad saulės laikrodžiai nebuvo tikslūs. Tačiau kasdieniniame gyvenime, ypač žemės ūkyje, tenkintasi dar elementaresniu laiko matavimu: jį matuodavo pagal savo paties šešėlio ilgį pėdomis. Laiko neapibrėžtumas atsispindėjo ir tautosakoje. Pavyzdžiui, posakis „laikas – pinigai“ seniau nebuvo žinomas. Seniau sakydavo „skubėk pamažu“ ir pan.

3 pav.Platono klepsidra
Platono klepsidra
4 pav. Ktesibijaus klepsidra
Ktesibijaus klepsidra

Greta saulės laikrodžių atskiriems laiko tarpams matuoti buvo naudojami vandens laikrodžiai, vadinami klepsidromis. Juose vanduo būdavo praleidžiamas pro siaurą vamzdelį arba tiesiog lašinamas lašais. Apie praėjusį laiką būdavo sprendžiama pagal ištekėjusio arba pritekėjusio vandens kiekį. Kinijoje ir Indijoje klepsidros pasirodė gilioje senovėje. Egipte jos buvo naudojamos XVI a. pr. Kr. Platonas (IV a. pr. Kr.) savo akademijos kieme turėjo įsirengęs didžiulę klepsidrą, kuri ne tik rodydavo laiką, bet rytais pažadindavo ir jo mokinius. Platono žadinamojo laikrodžio veikimo principas parodytas 3 pav. Į viršutinį indą iš klepsidros lašėdavo vanduo. Rytmetį jis pasiekdavo viršutinio indo viduryje įtaisytą vamzdžio galą, sudarydavo sifoną ir vienu ypu išsipildavo į apatinį indą. Suspaustas oras, išeidamas iš apatinio indo pro specialų švilpuką, sukeldavo garsinį signalą. Aleksandrijos mechanikas Ktesibijus II a. p. m. e. klepsidrą patobulino. Jis prie kamščio pritvirtino figūrėlę, kuri, kylant inde vandens lygiui, kildavo aukštyn ir rodydavo valandas (4 pav.).