天地可量

“天地玄黃，宇宙洪荒”是中國(guó)古代最重要的啟蒙讀物《千字文》的開篇，這八個(gè)字是古人對(duì)天地宇宙的認(rèn)識(shí)?！痘茨献印防锝忉尅吧舷滤姆浇凶饔?，古往今來叫作宙”，“宇”指的是空間，而“宙”指的就是時(shí)間。

上古時(shí)代，先民們就開始了對(duì)時(shí)間的探索。日升月落，寒來暑往，先民在生存中觀察動(dòng)物植物的生長(zhǎng)規(guī)律，天氣的變化，逐漸總結(jié)出了季節(jié)時(shí)令的規(guī)律，并且在這個(gè)過程中發(fā)明工具，開始主動(dòng)地測(cè)量時(shí)間，觀測(cè)天象天文。

在甲骨文和金文中，“時(shí)”是一個(gè)會(huì)意兼形聲字，是由“之”和“日”組成的，“日”指太陽，而“之”是行走之義，結(jié)合起來的含義就是“太陽運(yùn)行”。古人最初開始記錄時(shí)間，就是靠觀察太陽在空中運(yùn)行的位置和它在地上的投影，到了戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，“時(shí)”字在“日”“之”之上又加了一個(gè)“又”的形狀，是“以手持桿立于土上之形”這個(gè)桿，指的就是測(cè)量日影的表。

圭表是我國(guó)古代最古老原始的天文儀器，原理是根據(jù)日影的變化來測(cè)量時(shí)間。最早的圭表只有“表”，表是直立于地面的桿子或者柱子，而圭是表下南北方向的水平尺，又被稱為量天尺，《周禮·地官·大司徒》記載：“以土圭之法，測(cè)土深，正日景，以求地中?！蓖凉缰傅木褪枪?。

《周禮》記載：“馮相氏掌十有二歲……辨其敘事，以會(huì)天位。冬、夏致日；春、秋致月。以辨四時(shí)之?dāng)ⅰ！编嵭?duì)“冬、夏致日，春、秋致月，以辨四時(shí)之?dāng)ⅰ弊⑨屨f：“冬至，日在牽牛，景丈三尺；夏至，日在東井，景尺五寸，此長(zhǎng)短之極。極則氣至，冬無愆陽，夏無伏陰。春分，日在婁；秋分，日在角，而月弦于牽牛東井，亦以其景知?dú)庵敛?。春秋冬夏氣皆至，則四時(shí)之?dāng)⒄印?。在周代，已?jīng)出現(xiàn)了專門掌管天文觀測(cè)的官員，其職責(zé)包括觀察計(jì)算太陽月亮的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來分辨四季，制定歷法，推測(cè)這些官員的觀測(cè)工具中，就有圭表。

圭表這種天文儀器雖然看起來很簡(jiǎn)陋，但功能卻非常豐富，可以用來確定方向、時(shí)刻、地域和節(jié)氣。

古代人對(duì)確定天地四方是極為重視的，《詩·大雅·公劉》曰：“既景乃岡，相其陰陽”，說的就是在山崗上立表觀影確定方向?！吨?/p>

禮·考工記·匠人》云“匠人建國(guó)，水地，以懸置槷，眡以景。為規(guī)，識(shí)日出之景與日入之景。晝參諸日中之景，夜考之極星，以正朝夕”這段文字記載了古代營(yíng)造都城確定方位的方法：用懸垂線的方法把表樹起，立得與地面垂直，以表為圓心做一個(gè)正圓，觀察日出日落時(shí)分柱影與圓周的交點(diǎn)，兩個(gè)交點(diǎn)的連線，就是東西方向；與其相垂直的方向，就是南北方向。同時(shí)再觀察北極星和日中影子的方向作為參考，共同確定四方的方位。同樣的裝置，還可以通過一天之中影子方向的變化來確定時(shí)刻，而后人們將表固定在有刻度的石盤上，就演變發(fā)展成了專門用來計(jì)時(shí)的日晷。

《周髀算經(jīng)》《淮南子·天文訓(xùn)》《靈憲》等文獻(xiàn)中記載，先民們發(fā)現(xiàn)同一時(shí)間不同地點(diǎn)太陽的角度不一致，因此認(rèn)為使用八尺表，在夏至日不同地點(diǎn)來測(cè)量正午日影，影長(zhǎng)相差一寸，兩地就相距一千里。直到唐代玄宗時(shí)期，僧人一行主持修訂新歷法，組織了一次大型天文測(cè)量，其涉及區(qū)域北到北緯51度左右的鐵勒回紇部（今蒙古國(guó)烏蘭巴托西南），南到約北緯18度的林邑（今越南國(guó)的中部）等十三處，由太史監(jiān)南宮說及太史官大相元太等人分赴各地，“測(cè)候日影，回日奏聞”。而一行“則以南北日影較量，用勾股法算之”。特別是在滑州白馬（今河南滑縣）、汴州浚儀太岳臺(tái)（今開封西北）、許州扶溝（今河南扶溝）、豫州上蔡武津館（今河南上蔡）四處測(cè)量了一組北極高度和日影長(zhǎng)度，計(jì)算出白馬至上蔡距離526里270步，北極高度相差1.5度，結(jié)論得出南北兩地相差351里80步，北極高度相差一度，也就是地球子午線1度的長(zhǎng)度，雖然這個(gè)數(shù)值誤差依舊不小，但證實(shí)了前人影長(zhǎng)相差一寸，兩地就相距一千里這個(gè)理論的錯(cuò)誤，并且在實(shí)際上也推動(dòng)了唐代的天文測(cè)量學(xué)的發(fā)展。

圭表最重要的功能，是確立節(jié)氣，當(dāng)時(shí)先民已經(jīng)對(duì)太陽的運(yùn)動(dòng)軌跡和節(jié)氣變化的關(guān)系有了一定的認(rèn)識(shí)，觀察到四季表影的長(zhǎng)短具有規(guī)律性，因此將表影最長(zhǎng)的那天定為冬至，最短那天定為夏至。然后把兩個(gè)日中時(shí)刻日影長(zhǎng)相等的日子，分別定為“春分”和“秋分”，再以此為標(biāo)準(zhǔn)，訂立二十四節(jié)氣，來指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

從考古發(fā)掘出的實(shí)物和文獻(xiàn)記載來看，圭的材質(zhì)主要以木質(zhì)、石質(zhì)、銅質(zhì)為主。西漢夏侯灶墓曾經(jīng)出土木質(zhì)紅漆彩繪圭表，與同時(shí)出土的二十八宿盤是迄今所見年代最早、結(jié)構(gòu)完整并具有明確年代的天文觀測(cè)儀器（見左圖）。這件圭表出土于陶編镈、編磬、編鐘、六壬栻盤和二十八宿盤附近，出土?xí)r已經(jīng)嚴(yán)重腐爛，僅留存較為完整漆皮?？脊艑W(xué)家最初記錄其為不知名漆器，并推測(cè)它可能是用于支撐栻盤的栻盤架，之后根據(jù)專家的進(jìn)一步研究，認(rèn)為這件漆器實(shí)際是可以折疊圭表。無獨(dú)有偶，1965年江蘇儀征石碑村東漢1號(hào)墓出土了一件帶有刻度的尺狀器物，經(jīng)天文史學(xué)家考證，認(rèn)為它也是一架折疊式圭表。這兩件圭表結(jié)構(gòu)非常相似，都是整體打開組裝后，放在地面上，用來觀看投影位置的。

除了考古出土的遺物，河南還保存有一座古代大型圭表遺跡——登封觀星臺(tái)，觀星臺(tái)位于登封市東南10千米的告成鎮(zhèn)，主要建筑分為兩部分，其一是由天文學(xué)家郭守敬于元至元十三年至十七年（1276年—1280年）主持建造的觀星臺(tái)，其二是最早可追溯到西周時(shí)期的周公測(cè)景臺(tái)。

所謂周公測(cè)景是指在周朝建立之后，當(dāng)時(shí)人認(rèn)為天下之中是“天地之所合也，四時(shí)之所交也，風(fēng)雨之所會(huì)也，陽陰之所合也，然則百物阜安，乃建王國(guó)焉”，也就是在“天下之中”建立國(guó)都，才能“百物阜安”，江山永固。因此，周公利用“日至之景，尺有五寸，謂之地中”的原理，測(cè)量出陽城，也就是現(xiàn)在的河南登封東南告成鎮(zhèn)是“天下之中”，但因?yàn)殛柍遣贿m于建都，因此選擇了陽城附近的周洛建立了都城，從此也確立了天下的正統(tǒng)。

據(jù)唐代杜佑《通典》記載：“儀鳳四年（679年），五月，太常博士、檢校太史姚玄辯奏，于陽城測(cè)景臺(tái)，依古法立八尺表，夏至日中測(cè)景，尺有五寸，正與古法同。調(diào)露元年（679年，儀鳳四年六月三日改元）十一月，于陽城立表，冬至日中測(cè)影，得丈二尺七寸?！币虼送茰y(cè)在唐代時(shí)，此處圭表還在正常使用，而后為了彰顯此處天地之中的正統(tǒng)性，根據(jù)《新唐書·地理志》的記載，開元十一年（723年）太史監(jiān)南宮說修建了現(xiàn)存的石質(zhì)圭表，并一直留存到了現(xiàn)在。

還有一個(gè)耳熟能詳?shù)某烧Z叫作“奉為圭臬”，這個(gè)成語出自清代錢大昕《六書音韻表序》，比喻把某些言論或事當(dāng)成自己的準(zhǔn)則。它經(jīng)常出現(xiàn)在大家的筆下口中，為人所熟知，雖然圭表這種天文儀器已經(jīng)早已遠(yuǎn)離了日常生活，被各種現(xiàn)代化的產(chǎn)品和裝置所取代，但圭表這個(gè)概念卻奇妙地依舊活躍在現(xiàn)在的文字與文化之中，被現(xiàn)代人所認(rèn)識(shí)。