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晋观:中国古代天文与易学二

 

四、从圭表到星象

 

圭表法纪日是在新石器时代晚期的生产力条件下,所能运用的一套最有效的计时方式。但这套方法在当时却有个明显的短板——需要有专职的观测员脱产(种地)从事日象观测,并且需要长期(跨年度)固守在某一固定地点才能有效展开工作。这两个问题放在生产力高度发达的当下来看,简直不是问题,但在新石器时代晚期却是个重大难题:

 

首先,当时的生产力条件下,各聚落的人口总数是相当低的。从目前的考古发现来看,当时的一般的城邑也就能容下千把人的人口、其规模也就相当于现在的一个村。受当时的农业水平限制,当时的粮食亩产量是相当低的,不及今日的十分之一(当时的耕种主要为刀耕火种、纯粹靠山吃山,没有灌溉、施肥等人工助产手段)。

 

所以在当时生产力条件下,要每个村都来供养几个专职的天文工作者是件力不从心的工作。村里人各种各的地,也仅能保证温饱无虞,还要防备各种天灾人祸带来的风险——所以一个小城邑或村落的有限剩余农产品是难以一套专职的天文观测班子的。因此,当时有限的生产能力是不支持绝大多数城邑村落来长期从事立竿测影这一脱产工作的。

 

其次,当时的农业生产方式也难以保证个人能长期固守某地从事立竿测影工作。众所周知,最早的种植方式是刀耕火种,即:先以石斧砍伐地面上的树木等枯根朽茎、草木晒干后用火焚烧。

 

经过火烧的土地变得松软、不翻地、利用地表草木灰作肥料、播种后不再施肥、一般种一年后易地而种。这种一年一转移的生产方式是新石器时代晚期最普遍的种植方式,如果天文观测人员也跟着进行转移,那么所测得的日影数据必然会引入年际间的地域误差,这对确定具体时节的精确度是会造成重大影响的。

 

另外,使用立竿测影法就必须先清理出一片大面积的平坦开阔的露天广场,这样才能保证阳光不受遮蔽阻挡的照射到测影杆上。这问题在田亩连片的后世也不难解决——但在灌木连片成林的洪荒年代,要开垦出一大片空旷地也绝非易事。这也需要耗费不少的人力才能办到,对一般的小城邑或村落而言,也是笔沉重的经济负担、没有一定规模的生产力也是难以承办此事的;若是在山区就更困难了。

 

从以上几点中不难看出:以立竿测影为原理的圭表法纪日,虽然在技术上能保证计时的准确度,但其人力投入也较大、一般村落难以负担其高昂的经济花销——所以圭表法纪日难以全面推广,我们的祖先需要更经济实惠的方式来解决年内纪日的问题。但此时在太阳观测技术上已经难以再有突破性的技术创新了,于是人们就将目光从白天太阳转移到了夜晚的星辰,希望从星辰变化中找到与太阳运行相关的规律,来降低纪日工作的经济成本、以利于推广普及。

 

 

五、为何不是月亮

 

夜晚的星空中最明亮、也最易被观测到的天体,当首推月亮。今天我们所用的传统农历,也是以朔望月的29.5天为一个周期来纪月,因为我们早已习惯了这种纪月方式,所以往往也就理所当然的认为自古以来都是这么纪月的。那么历史真的是这样的吗?

 

首先,出土文物并不支持此观点。在整理安阳殷墟的出土甲骨时,学者们就发现:殷商甲骨中虽有不少在十三月所做的占辞,但当时各个月的时间也并不固定,最少的仅28天、最长的有32——可见当时并没有形成一套持久稳定的纪月方式。

 

从出土文物所示内容以及专业学者的研究来看,中国古代制定出一套完整的以月纪年的方法(197),最早也只能追溯到西周中后期。还有,从近些年挖掘出的山西陶寺天文台遗址来看,最早的纪月方式似乎并不是一年12个月、而是一年10个月。

 

今天地处西南的彝族依然使用一种一年十等分的十月历。由此可见,今天所用的“197的农历并不能想当然的认为自古有之,理所当然。很有可能初始的纪月方式并非以回归月的29.5天为基数基准。

 

其次,要发现“197的月相变化规律其实并不容易。因为人的潜意识里,喜欢以235这三个数为起点、并通过对这几个数的不断扩大倍数来寻找物理运动的数理关系。但“197中的两个数“19”“7”都是质数、与235之间不存在倍数关系,所以要找到197之间的数理联系并不容易。

 

另外,直到春秋战国前,古人的平均寿命也就40多岁——那就意味着人的一生一般也就能见到两个完整的“19轮回而已。所以个人要在有限生命中,通过有限的天文数据积累来归纳总结出“197的年月周期,也是件很难办到的事。

 

只有当天文观测数据足够多时,才能建立可靠的数理模型——按统计学的观点来看,至少需要20组数据的分析才能达到样本足够大、偏差低于5%的数学要求。因此,很难想象在新石器晚期,在有限的观测记录和艰难的保存手段下,我们的先祖就能积累足够多的数据来发现“197的月相变化规律。

 

或许有人会质疑道:中国传统文化里的阴阳不就是指日月嘛,怎么能说与月亮无关呢?其实的本字本义为:(今,即,包含)(云层),表示天空多云;加上表示地域的,整体表示不见阳光之地。可见,阴阳总体而言是表示有无阳光之处,而非昼夜日月;阴阳引申到日月,那时后世以月注日的阴阳历完善后,才出现的新认识、而非阴阳本义。

 

综上所述,月亮虽然是夜空中最容易被观测到的天体,但其本身独特的运动规律让人难以捉摸,故以月亮的运行轨迹为坐标来简洁明了的追踪和表述太阳的运行轨迹是难以实现的,我们的祖先必须去找到其他的标记方式来标记太阳的运行规律。但夜空中除了月亮外,就是漫天星辰了;在这么多的星辰中,又该挑选哪些既有明显特征,又能被明显观测到的星辰呢?

 

 六、恒星与北斗

 

在漫天的星辰中,首先排除的就是金、木、水、火、土五大行星(这是西汉以后对五大行星的称呼,东周以前并不如此命名)。虽然这5颗星的运行轨迹完全不同于其他星辰自东向西的运行规律、各有各的特色且易于辨认,但这五大行星的运行并不遵循固定轨迹运行、会令初学天文者感到难以捉摸:水星(古称辰星)和金星(古称太白)只有在日出前或日落后的一段时间里出现,还不是全年都能看到;

 

火星(古称荧惑)红色的色泽在漫天星辰中显得与众不同,但其时快时慢的运行轨迹让人难以捉摸;木星(古称岁星)和土星(古称镇星)是自西向东运行、与其他星体的运动方向相反,而且它们的运行周期太长。五大行星与众不同各具特色的运行轨迹使得它们难以被用于作为纪年纪月纪日的基准星,所以它们首先被排除出候选名单。

 

其他的星辰虽然都是每晚自东向西运行,且星与星之间的距离与位差始终保持恒定——这也是恒星一词的由来——但在数以万计的星辰里,究竟哪些星辰作为基准的标志星比较合适呢?

 

仰望夜空会一目了然的发现:整个夜空的恒星在从黄昏到黎明的整个黑夜里,都是像太阳那样从东方升起西方落下,并且也是沿着与太阳运行轨道类似的圆弧轨道运行。于是,人们自然会思索:能否在这漫天的繁星中找出些易于被观测、并有显著特征的星,作为计时的基准标识、并以此为基础制作一套报时系统呢?

 

经过反复的观测,我们处于北半球中高纬度的祖先终于发现:所有恒星的圆弧运动都似乎是在围绕同一中轴做圆周运动,而这个中轴就在天穹上的顶点应该在北方天空的某一点上,这个点就是所谓的北极。如《晋书·天文志》就明确指出:北极,北辰最尊者也,其纽星,天之枢也。随着更多更深入的观测,人们又发现:这条中轴并不与地平面平行,而是与地平面成一定角度的夹角;

 

而天空中北半球的某些星也因此在一年四季中的无论哪一天都能整夜出现在夜空中,这一片天空构成了后来所谓的恒显圈;另一大部分星在一年中的某些时候是无法被观测到的,这片天空面积所占的比重在夜空中最大,这里的星辰运动轨迹差异也最大。

 

当然,还有一部分星因为地轴倾角而始终无法被观测到、也就是后来所谓的恒隐圈,但这部分始终看不到的天空显然不在当时古人的考虑范围中,因为这片看不到的天空显然是没有实用价值的。于是,我们的祖先从恒显圈和非恒显圈入手,找寻具有可操作性的天文线索。

 

在众多的恒星中,北斗七星是一组显眼而较容易被识别的恒星。北斗七星北半球较为明亮的一组星,不仅我们中华民族的先祖观察到了这一组亮星,北半球其他中高纬度的先民也都看到了它们,譬如古希腊所划分的大熊星座就是以北斗七星为主的星座、生活在北极圈的萨米尔人也有类似的北斗星座,等等。为什么北半球的先民都会不约而同的选择北斗七星作为计时工具呢?其实原因也很简单——北斗七星是夜空中最容易被区别和观测的一组亮星:

 

首先,北斗七星处于天空北半球的恒显圈中,一年四季都能在夜空中被观测到,观测北斗七星可保持一贯连续。其次,北半球的亮星比南半球的少,而北斗七星又是北半球中少有的一组亮星,所以北斗七星是相对最容易被识别和区分出的一组亮星。观测者在追踪北斗七星的运动轨迹时就不会被其他亮星干扰、并误认在其他亮星上,对天文初学者来说易标识是相当重要的一点。基于以上两点,北斗七星就自然成为居住于北半球中高纬度各地先民的首选天然报时器

公元前2000年,黄河流域的星象夜景

 

我们的祖先在对北斗进行长期观测后发现:在日内的整个夜晚中,北斗七星围绕着北极点最圆周运动。而经过长期的进一步观测后,人们发现:若选择每天同一固定时间观测北斗七星,那么将其全年的在此时间点上(每天)所处的位置进行连线,得到的依然是一个以北极为原点的圆周——后来所谓天上一日,地上一年指的就是此现象,星宿在日内行进一个循环、在年上也走同样的循环。

 

因此,人们会思考:能否以每天日内的一个固定或相对固定的时间点位为基准,通过观测北斗七星的位置来确定每日处于年内的哪个具体时间节点上、从而制作一套相对圭表法而言更加简单易懂的纪日方法呢?

 

(未完)

 

 

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