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晋观:中国古代天文学和易学三

 

七、黄昏

 

在开始动手制作新的报时器后,遇上最大的难题就是:选择哪个具体时间点上北斗七星的方位变化,作为全年观测分析的基准呢?这个问题在今天看来简直都不是问题,只要大家对个表、定个时不就解决了吗?

 

但遥想在四五千年前的远古,别说钟表、当时连个钟摆沙漏都没有、甚至漏刻之类的最原始计时工具也没有,而日晷圭表之类需要阳光照射才能报时的工具在夜晚又起不到丝毫作用——在这样的情况下该如何确定具体的计时基准点呢?

 

经过反复摸索,人们发现:在当时的生产力条件下(新石器时代),一天内有两个时间节点相对其他时段最容易把握——黄昏和黎明。这两个时间节点的观测,相对其他时段又有何优势呢?

 

首先,黄昏时太阳刚落山、黎明时太阳即将跃起,此时天空由亮转黑或由黑转亮,这两个转换过程都是在相对较段的时间内完成的,一般都不超过三刻钟。相对于慢慢黑夜,这两个时间节点的时间跨度是小得多的,因此在这两个时间节点上进行星象观测所得的数据也能保证相对最大的精确度。

 

其次,在这两个时间点里观测天象,也能与日晷计时做有效结合。因为,在黎明时,太阳刚从东方地平线露头时,已经能有一缕阳光照射到了日晷上、通过日晷已经能大概知道了具体时间;而此时光线还很微弱,不足以照耀整个天空,此时西方的天空还处于夜色中,依然能在此时看到西方天空的星辰。同样的道理也适用于黄昏,此时太阳即将西沉,西边的最后一缕阳光还能照射到日晷上、但已经无法照耀东方天际,东方夜色已露、东方星辰随之显现。

在确定了两个最佳观测时段后,又当在两者中选择哪个时间作为基准观测时间点呢?是黄昏,还是黎明?根据各种记载和文献来看,我们的祖先首先选择了黄昏作为观测基准时段。那么相比于黎明,黄昏的优势又在哪呢?

 

首先,人的自然作息规律是日出而作日入而息,一般在天亮后人才会醒来、在日落后人才会休息——所以黄昏时刻,人还处于一天中的活动周期内,此时个人更能专注精神从事天文观测、并且在此之前有充裕的时间做与之相关的准备工作。反观在黎明时分进行观测的话,人刚从睡眼惺忪的状态中醒来、人的精神和体能状态都远未达到最佳状态;

 

若要提前做准备工作的话,更是要在黎明前的黑暗中摸索,这在缺乏人工照明的远古可是件难度不小的工作。由此可见,两相比较后,显然在黄昏时刻观测天象更有利于天文工作的展开,先祖最早约定的天文观测基准时间也因此被定格在黄昏时刻。

 

在确定了黄昏为基准观测时刻后,再来看北斗七星在一年内的黄昏中有哪些个具有典型特征的方位变化。经过观测发现,在冬至前后的冬季中,黄昏时刻北斗七星的斗柄指向北方;在夏至前后,黄昏时指向南方;在春分前后,黄昏时刻指向东方;在秋分时刻,黄昏时刻指向西方。

 

这就是战国著作《鹖冠子》中所指的:斗柄指东,天下皆春;斗柄指南,天下皆夏;斗柄指西,天下皆秋;斗柄指北,天下皆冬。的由来。后来人们在此基础上,又在四个对角线上加入了立春、立夏、立秋、立冬的概念,加上原有的春分、秋分、冬至、夏至,一年因此被八等分、形成了八节的概念。

 

至此,人们终于制作出了另一套年可用于年内纪日的报时系统。并且相比于圭表法,北斗报时系统的操作更方便:圭表法必须常年固定在某一固定区域,并配有专职天文观测人员,才能有效运作;而北斗报时系统的要领简单,每晚黄昏时刻仰天一望就一目了然,易学易操作。因此,北斗报时系统就成了当时普罗大众所熟知的计时器,北斗的文化影响力也由此奠定!

八、从北到南——二十八星宿

 

以北斗七星的指向为依据,把一年的时间八等分,形成了最早的八节概念——立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至。这种划分方式与今天通用的公历日历相比,相当于公历中月份的概念——公历是将一年12等分,与北斗八节的8等分大致相当。

 

虽然北斗报时系统比立竿测影法简单易学,但此系统还是不能像立竿测影法那样精确到、而只能纪”——因为当时的生产力条件下,古人无法像后世那样用各种角度测量工具来测量北斗七星的角度变化,并通过角度变化来确认具体的。可见,北斗报时系统对于农业生产的指导作用还是很有限的、其实用效果并不理想,所以我们的祖先必须去探索更易于辨认的纪日法来满足农业生产对时令的要求。

 

从天象上看,北天恒显圈中的亮星除了北斗七星外,只有其他几颗孤星而已,所以要从恒显圈内找北斗七星以外的亮星做报时基准星的话,已经很难再成功了。因此必须将目光跳出恒显圈,从其他星辰中找。于是,人们从天空的北半球找到了南半球,因为南天的亮星比北天多得多。但南天的星辰相比北天有个重大缺陷”——南天的星都处于恒显圈以外,所以南天所有的星在一年内,多多少少都有那么一段时间是全天看不到的。

 

而这个特点就决定了要以南天星辰为基准制作报时系统时,必无法像北斗七星那样、只以一组亮星就能解决全年的计时问题;必须以多组亮星的互补结合与共同使用,才能解决全年不间断连续纪日的问题。而要从南天众多的亮星中,对众多星辰做取舍、并筛选出一个有效的报时系统也绝非易事。

 

这恰如著名哲学家黑格尔说道的那样人在纯粹的黑暗和纯粹的光明中一样,什么都看不清”——在眼花缭乱的南天众星中组织一套报时系统,所需要下的功夫绝非发现北斗计时那么简单容易。这可能需要几代人的努力与付出,才能完成此重任。但功夫不负有心人,经过无数的观测和探索,人们终于从南天中找到了一套比北斗更容易辨别的纪日方法——二十八星宿法:

 

二十八宿是将天空中一些星按一定的规则、划为不同片区的一种星座划分方式,它是中国古代天文学上的一项重大发明。虽然印度、波斯、埃及等地都有类似二十八宿的星座划分方式,但目前天文史学界的主流观点认为:二十八宿起源于中国,然后向西传播至世界各地。如著名的日本天文学家新城新藏的研究发现:中国的二十八宿是经西域传播到印度,因为在印度版的二十八宿中能发现其曾在北纬40度左右停留的痕迹。

 

虽然可以判定二十八宿起源于中国,但目前在二十八宿的具体产生时间以及创造原理等重要问题上还存在诸多分歧和众多学说;尽管在此方面目前已有不少突破和研究成果,但还缺乏能令众人信服的可靠结论。不过,历史的真相应该只有一个,只是我们现在还没能对其有完整全面的认识。那么,古人划分二十八星宿的依据是什么呢?目前对二十八星宿所产生的确切年代还难以定论,但通过运用当今天文科学技术对二十八星宿进行研究和分析,我们会发现一些蛛丝马迹:

 

打开天文软件虚拟天文馆stellarium”,将时间设定在公元前3000年(即B.C.3000),我们会发现:当时的二十八星宿中绝大多数的星宿分布在天赤道附近(少数几个黄道星宿有后人修改的可能,以后另行讨论)。这一现象揭示了一种可能:我们的华夏先祖早在5000年的B.C.3000时,就已经发现了天赤道。或许有人会认为这仅仅是巧合而已,但我并不这么认为,其原因有下:

首先,被选入二十八星宿的星并非都是亮星、另外还有不少亮星却没入围二十八星宿,如翼宿旁有更亮的五帝座、张宿旁有更亮的轩辕十四、井宿旁有天狼星、虚宿和危宿边有天津四和北落师门,等等。可见,二十八星宿的划分依据并非是为了观测的方便,哪颗星亮就选那颗;而是有其他依据的,并且为了配合此线索而不得不将一些亮星排除在二十八星宿体系之外、并补充一些亮度较低的星。

 

其次,目前所知的与二十八星宿有关的文献记载有《诗经》《尚书》等古籍,其成书年代约为西周至春秋的年代。如《诗经》中就有不少与二十八星宿有关的诗句,月离于毕”“参昴小星等等,《尚书》中《尧典》有四仲星的记载,其他还有些出土的甲骨文、金文等也有相关记载。

 

由此可见,二十八星宿诞生年代最迟也应该不晚于西周,应该在夏商两代、或更早的年代里。而从新石器时代晚期到夏商两代的这段时间里,只有在B.C.3000——B.C.2000年的这段时间里,二十八星宿是主要分布在天赤道附近的。在这段时间的之前或之后的年代里,都没有类似天赤道那样的重要天文依据和线索,能将二十八星宿中串联起来。

 

此外,不少中外天文学家也都认为中国的二十八星宿是反映了(天)赤道体系、而非像西方黄道十二宫那样的黄道体系。综合以上各点来看:二十八星宿的初创年代应该在B.C.3000——B.C.2000年之间的这段时间里,其划分的首要依据应该是各星与天赤道的距离远近。

 

九、天赤道

 

天赤道为何物?天赤道又有何重大意义,使得古人要如此将此突显?

首先,以现代天文学的视角来看,天赤道是天球上假象的一个大圈,位于地球赤道的正上方;也可以说是垂直於地球地轴把天球平分成南北两半的大圆,理论上有无限长的半径。当太阳在天赤道上时,白昼黑夜到处都相等,因此天赤道也被称为昼夜中分线(equinoctial line)或昼夜平分圆;那时北半球南半球都处于春分或者秋分,在一年当中太阳有两次机会处于天赤道上。

其次,对于从地球观察者的角度来说,天赤道平面是一个垂直于北天极中轴的、处于天球直径所在平面上的一个大平面,如上图所示。在实践运用中,天赤道也有很重要的作用。我们的先祖很早就发现:在放置日晷时,必须将日晷的晷面与天赤道平面保持平行;否则的话,太阳照射晷针形成的阴影在每个时间上的长度会都不相同,晷针阴影在晷面上走的就不是圆周运动、而是一个黎明和黄昏时针影最长正午时最短的椭圆运动。

 

如果针影走的是椭圆而非圆周的话,那么就无法通过均分晷面弧度的方式来均分各时间段的时长、晷面的每段等分弧长对应的具体时间长度都是不一样的,这样就无法做到准确报时的作用。所以必须将日晷的晷面与天赤道平面保持平行,天赤道因此而成为当时天文观测和应用的基准。

 

从现代天文学来看,之所以要保持日晷指针指向北天极,是为了模拟太阳在地球赤道上的每日视运动轨迹。而地球上除了赤道外,每个地方的纬度都是不同的,为了模拟出赤道的效果,必须先对当地的地理纬度做相应矫正。而在不借助其他工具的条件下,最简单的矫正方法就是将日晷的晷针指向北天极,在将晷面与晷针保持垂直,这样晷面就与天赤道相平行了,如下图所示:

之所以须在不同地理纬度都模拟出地球赤道的效果来放置日晷,是因为:地球赤道与昏晨圈的圆心都是地球的球心,因此昏晨圈将赤道分成二份等长的半圆,从而使得赤道任何一天昼夜是等长的。并且在赤道上,太阳每个小时在天球上的运动轨迹也都是基本相等的,相应的照射晷真而形成的晷影在每个小时画出的弧线长也是相等的。因此将晷针指向北天极、晷面与天赤道保持平行后,就能使晷针的针影走出如同将日晷放置在赤道上那样的等分效果,这样就能通过分辨针影划过的弧线长来判断相应的时间跨度。

 

由于天赤道之于天文观测和日常计时有如此这般的重要作用,所以我们的先祖才会以天赤道为基准来设计二十八星宿,以便于日常计时工作的开展。在当时生产力条件下要找到天赤道的方法就是:通过观测那些从正东方星宿的升起,并将这些星宿做一连线,于是就能找到一个完整的天赤道圆周。而要确定正东正北等四方方位也不难,只需借助一些简单的工具就可办到:

 

《淮南子·天文训》云:正朝夕:先树一表,东方操一表却前表十步,以参望日始出北廉。日直入,又树一表于东方,因西方之表,以参望日方入北廉,则定东方。两表之中与西方之表,则东西之正也。意思就是在以10步为半径的圆弧上移动表杆测日出、日入位置,连线得到正东方向。如下图:

在确定了正东后,正南正北所在的子午线也就能确定;如果需要进一步精确的话,则在正午时通过测量表影是否最短,来进行更精确的矫正。在确定了子午线后,可将日晷的晷针沿着与子午线平行的方向排列。然后在黄昏时,在正东方的地平线上寻找标志性亮星(如心宿二、娄宿二等),通过观测它们在夜空中的轨迹,即可大致规划处天赤道所在的平面与地平面的夹角。

 

将日晷的晷面与天赤道所在的平面保持平行,并以此角度至于地平上;再将日晷与晷面保持垂直,同时依然保持与子午线的平行——这样,一套日晷子午线天文系统制成。此时的日晷晷面与真实的天赤道平面未必保持完全平行、晷针所指也未必是北极点,需要对日晷进行精确矫正后才能达到正确报时的作用。

 

要进行矫正也不难,只需在白天定时测量晷针针影的长度,直到确定无论在一天内的哪个时间里,针影的长度始终一致——这时就可确认日晷的晷面与天赤道平行、晷针所指为北极点。

 

在确定了天赤道后,就需要确定天赤道各星宿之间的宿距。于是古人建立了一套以北天极为原点、天赤道为0纬度的经纬线体系。通过这套体系的划分可以确定各星宿在天赤道体系中的位置。退一步说,即使没有这套经纬线,也无妨天赤道边二十八星宿宿距的测定。

 

因为可以参照每个星宿与终年高悬于天的北斗七星之间的角度和距离,来确定每个星宿在天球上的位置。由此可见,建立天赤道经纬体系和确定二十八星宿之间的宿距并非难事,它们应该是随着二十八星宿一起诞生的。而确定了二十八星宿在天球上的位置后,就使人工计算星宿位移需要多少时间成为可能,为日后测定黄道和制定推步历做了必须的铺垫工作。

 

 

(未完)

 

 

 

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