远古先人如何进行定四季的天文观测 ——探索阴阳观念的起源(二)

远古先人如何进行定四季的天文观测

——探索阴阳观念的起源（二）

谢如钢2016-8-6

天文学是人类认识宇宙的重要科学领域。由于它是人类生活和生产活动的迫切需要而最先开始萌芽的学科之一，并不间断地逐渐发展至今。恩格斯在《自然辩证法》一文中指出：“必须研究自然科学各部门的顺序的发展。首先是天文学——游牧民族和农业民族为了定季节，就已经绝对需要它。”因为地球季节变化对于整个生物界是具有决定意义的因素。日照强弱、气温高低、霜期长短、雨量多寡都深刻地影响着农牧业生产。远古先人对季节变化掌握得越准确，对于农作物的收成，畜群的繁殖就越有利。所以需要比较准确地掌握自然界的变化规律，这就不难理解天文学在远古时代为什么占有如此重要的地位。由此可以推断，远古先人仰观天文既不仅仅是好奇，更不是无聊，而是应生产和生活实践需求必然诞生的科学探索。

应该说远古先人探究太阳运行规律的行为可以追溯到人类生活方式由游荡转变为定居那个时代。因为只有远古先人长期定居山洞里生活，才有可能逐渐发现气候的冷暖变化与太阳光照射在山洞的方位与深浅有着直接关系。远古先人往往选择洞口朝南的岩洞居住，天气炎热的夏季，太阳当顶运行，投射到山洞里的太阳光就少，树木的阴影也小；天气寒冷的冬季，太阳偏南运行，投射到山洞里的太阳光就多，树木的阴影也大。启发了远古先人利用阳光阴影来划分季节的设想。当然发现和发明它是一个漫长的历史过程。如果远古先人一直过着动荡不定的生活，必然导致时空坐标系无法确定，也就不可能就气候冷暖与太阳光的关系有深刻的科学认识，由此也可以说中华先人生产生活方式有游荡到定居的革命性转变，为催生中国传统天文历法科学发展的萌芽奠定了基础。

远古时代人们发现了天气的冷暖，与太阳光照射在山洞的方位与深浅之间有着直接关系，发现山洞、树木等物体在太阳光线的投射下，出现的影子变化具有一定的规律性，于是在平地上直立一根长竿子或石柱来观察太阳光阴影的变化。这样一种天文观测活动称为“立杆测影”，立杆测影的观测方式，据《考工记·匠人篇》所记之法为：“水地，以悬，置槷以悬，眡以景。为规，识日出之景与日入之景，”译成白话文就是把地整平，垂直树立一根木杆，立与地面，挂一个重物以作重锤使之垂直于地面，以“表”作圆心作圆，记下日出日落之时的表影。这里所用的木杆称为“表”，表的太阳光阴影称为“晷影”。表起初是八尺长。为了求得精确性而逐渐加长，到宋朝曾树立60尺的标杆。用一把尺子测量晷影的长度，就可以掌握季节的更替。这时观象授时就进入数量化时代。掌管和测量晷影的工作在古代称为“司天”，司天的职责就是不断测量和记录晷影的长度变化。远古时代立杆测影的“表”是现在已知最古老的天文观察仪器

现在保存在河南登封观星台上巨大的“圭表”就是由“表”发展而来的。远古先人后来发现正午时的表的晷影总是投向正北方向，就把石板制成的尺子平铺在地面上，与立表垂直，尺子的一头连着表基，另一头则伸向正北方向，这把用石板制成的尺子就叫“圭”。正午时刻，表的晷影投在石板上，古人就能直接读出晷影的长度值。由垂直的“表”和水平的“圭”组成的一种既简单又重要的测天仪器，就命名为“圭表”。为了求得测量的精确性，表和圭逐渐被加长，在现存的河南登封观星台上，40尺的高台和128尺长的量天尺就是一个巨大的圭表。

古人立杆测影主要功能就是观察太阳上“中天”的准确时刻，也就是每天晷影最短的时刻，这一时刻具有十分重要意义。第一是可以定出正午时刻，也就是午时。第二可以较精确地测定南北方。太阳在中天时刻，太阳的晷影在正北，太阳在正南。第三可以定出夏至和冬至。一年中，午时太阳晷影最短的一天就是夏至，最长的一天就是冬至。