提要

文獻和考古材料都證明了中國古代天文學的起源與連續發展，以滿足一個以農業為基礎的社會的意識形態與實際需求。最初曾有過很長一段時間，那時年、月、日是通過對天象的直接觀測確定的，包括它們相對於本地天際線的朝向。隨著更精密研究需求的出現，進行更加精確觀測的新型儀器得到發明，而曆法天文學系統也變得完全數學化了。

引言

中國式世界上農業文明最早的起源地之一，並沒在1912年皇朝社會結束之前一直是一個以農業為主導的文化。由於這個原因，中國古人從很早開始就成為天象熱切的觀測者與崇拜者。對他們來說，這些高高在上的現象代表了天命，展現了神聖的規則和警誡，不僅對農業經濟本身，並且對基於這種經濟的文化都十分重要。它們將天體有規則的運動和周期稱為「曆象」，將一般的天文和大氣所在的天空以及發生在這個天空中的一切都稱為「天文」。針對「曆象」，它們發明了曆法，用以描述和預測太陽、月亮以及五大行星的運動，以便根據天的節律來規範經濟、政治甚至一切日常活動。同時，他們有用警惕的目光監視天文，以便及時發現任何對統治者來說具有特殊含義的吉象和凶兆。官方機構得到建立，以主管這類事務，形成了一個連綿數千年未曾中斷的傳統。

起源與早期發展

證明這一傳統存在的文獻可以上溯到中國第一個王朝夏朝，其存在時間約在公元前2300到1700年之間。這就是《書經·堯典》所載：堯命羲和，「欽若昊天，曆象日月星辰，敬授人時」。他派遣羲氏與和氏四兄弟分別前往四個方向，分別以鳥、火、虛、昴四個星座作為春秋分和冬夏至到來的徵兆，以制定曆法（「期三百有五旬有六日，以閏月定四時，成歲」），指導政務，達到「允厘百工，庶績咸熙」的效果。

考古學發現證實了天文文化在中國的最早起源。1987到1988年，河南濮陽發現了一個公元前4000前有的古墓。墓主人被一組有蚌殼和認股組成的圖像所包圍（圖1）：東邊為一條龍，西邊為一隻虎，北邊為一個斗（孫德萱等1988）。大部分考古學家認為，龍和虎是中國古代神話中帶領逝者前往天界的神獸，但李學勤則將它們與被分成四方四象的中國古代的星空聯繫起來：東方蒼龍、西方白虎、南方玄鳥、北方玄武（李學勤1988）。沿著這一思路，馮時進一步把斗解釋為北斗，並認為這座古墓的特殊形狀代表了中國原始的宇宙模型，其中把天刻畫為一個覆蓋在扁平大地上的傘蓋（馮時1990）。來自公元前3到2世紀的文獻證據表明，將赤道附近的星座分成四個方向、並用四象代表四季這一思想的關鍵內容在當時已經出現。

當然，季節最明顯的指示物是太陽。20世紀70年代，考古學家在山東莒縣的大汶口文化遺址（公元前4040到2240年）發掘出一些陶罐，陶罐上帶有一種特別的圖案。此後，在周邊地區的其他同時期的考古遺址上也發現了不少帶有同種圖案的陶罐，甚至包括今天安徽北部的尉遲司遺址。在對這一圖案的解讀上，考古學家的意見存在分歧，但大部分人都將它與太陽聯繫在一起。王樹明甚至認為，這一不好來源於通過太陽方位來確定季節的做法，因為從大汶口朝東，正好可以看到有五個山峰形成的天際線（王樹明1986）。有關這一做法的另一個證據是2003年在山西中南部的陶寺遺址上發掘出的一個疑似祭壇，年代約為公約前2300至1900年。一些學者認為，這是一座利用日出方位確定季節的「天文台」（見本書「陶寺天文台」篇）。

從甲骨文中可以看出，商代（公元前18到12世紀）的曆法已經更加成熟，儘管在其具體特徵的認識上仍然存在分歧。當時已經採用了陰陽合曆，掌握了一定的置閏規則，並且已經開始用天干地支紀日，開啟了一個被認為至今一直沒有中斷過的傳統。像圭表和壺漏這樣的簡單儀器也開始得到應用。從甲骨卜辭中所記錄的日月食和星名等天象來看，星佔在當時已經形成了制度化的發展（馮時2011）。最遲從隨後的夏代（公元前11世紀中期到公元前256年）開始，天文學和星占學活動已經完全處於皇帝的控制。作為「天子」，他是唯一擁有「靈台」機構的人物，那裡既是觀天的天文台，也是欽祭上天的場所。

日益增長精密研究需求

最遲從春秋時期（公元前722-公元前481）開始，曆法的精確性已經被看成是事關國家和平與繁榮的大事，制定曆法則成為君主權力、能力與合法性的象徵。到了戰國時期（公元前481-公元前221）和秦朝（公元前221-公元前206），一些更加複雜的星占形式湧現出來，並要求有更加精確的曆法計算結果，而此時曆法所研究的已經不只限於太陽和月亮的運動，也涵蓋了五大行星的運動。

這一新趨勢的重要證據來自帛書《五星占》（圖3），這份帛書於1973年出土湖南長沙馬王堆西漢長沙丞相利倉之子墓中。帛書內容是關於五大行星天象的星占意義，尤其是它們一起首次出現在東方地平線上（「晨見」）的二十八宿星座，以及它們晨見與「夕伏」（最後在日落時出現在西方地平線上）的時間，這些都需要根據行星的恆星周期及其與太陽的會合周期來進行計算。作為星占的天文學基礎，帛書中不僅給出了五星的會合周期和恆星周期的數據，並且還列出了從公元前246年到公元前177年之間土星、木星和火星晨見時所處的二十八宿星座，以前它們在公元前246年全年，也就是秦始皇元年的動態情況（劉雲友1974）。這些內容表明，當時確實已經存在對天體運動進行更加精密的觀測、記錄和研究的需求，並且這些活動和記錄也已經出現。

其他證據包括星占栻盤的出現於流行，其佔法中也必須以更加精確的日期與天體運動信息為基礎（Ho2003）。1977年安徽阜陽西漢汝陰侯夏侯灶（？-公元前165）出土的六壬栻盤（圖4）和九宮占盤（圖5）就是目前所見最早的用於這類星占的工具，從盤上刻畫的北斗形象以及十二月、十二地支、二十四節氣和二十八宿的名稱來看，相應的佔法確實需要更加精密的曆法和天文學知識（殷滌非1978;嚴敦傑1978; Harper 1978-79; Cullen 1980-81）。

圖4六壬式盤摹畫圖

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同上述新趨勢相伴出現的，還有恆星星表在中國的最早出現。據信，這些星表出自戰國時代的石申和甘德之手，其中所包含的星座及其坐標數據不僅是精密觀測的結果，也為更加精密的天體運動和天象研究提供了定量的參照系（Ho1985）。

新儀器的發明

要發展更加精密的天文學，關鍵步驟是發展處更加精密的觀測儀器。在中國古代，為實現這一目的而出現的儀器中最重要的是圭表和渾儀。

儘管表的使用大體上可以追溯到商代，圭、表同體的圭表則到很遲才出現。現存最早的圭表實物也來自夏侯灶墓，是一件可摺疊的器物。由於當初沒人知道它的具體功能，所以考古學家一開始將它命名為「不知名漆器」（圖6）。古文字學的研究表明，這件器物上刻畫的幾個⊥形符號（圖7）可能代表一種用於日影觀測的工具。而通過計算分析則可以發現，當把這件工具安置在當初汝陰侯的封地、也就是今天的阜陽的子午線上時，正好可以用它測出春分、夏至、秋分和冬至那一天正午表影所達到的位置（石雲里等2012）。換句話說，這件器物是一件可摺疊的圭表。它的一個稍晚的同類，是1965年出土與江蘇儀征東漢墓的可摺疊圭表（圖8）（南京博物院1977;車一雄等1988）。已有的研究表明，儀征圭表正好是東漢官方天文台洛陽靈台上的標準圭表大小的十分之一。這種儀器的主要功能是通過正午影長開測量回歸年和不同季節的長度（見本書「登封高表」篇）。

一般認為，中國渾儀發明於公元前104年西漢的第一次曆法改革期間（參見本書「中國渾儀篇」）。但是，這樣一台重要儀器的發明顯然不可能在一夜之間完成。因此，一些中國天文學史專家對它的「前歷史」進行了種種推測。其中有人甚至提出，西漢文獻中提到的「圓儀」應該是它的直接先祖（Cullen1980-81;劉金沂1983）。

出土於夏侯灶木的另一件器物再次為這一問題的解決提供了關鍵性的線索，這件器物被命名為「二十八宿盤」（圖9）。器物由相互重疊的兩個圓盤組成。上盤周邊有365個小孔，正好對應於中國古代所劃分的周天度數。下盤周邊帶有二十八宿的名稱和每一宿所佔的度數。此前的專家們提出，這要麼是「圓儀」（嚴敦傑1978; Cullen 1980-81;劉金沂1983），要麼是另一種用於星占的栻盤（Harper1978-79和1980-81），要麼是星占家門用來快速計算天象的計算器（Cullen1980-81）。但是，這些觀點都沒有可靠的證據。

最新的研究表明，夏侯灶墓發掘簡報（Wang1978）中所提到的一個「漆盒」（圖10）實際是一個支架，可以把二十八宿盤支撐到與阜陽當地赤道平面相平行的位置（圖11）。在二十八宿盤中心的小孔里插上一根指針，就可以對當地可見的任何天體的赤道經度進行測量（石雲里等2012）。因此，這件儀器應該就是「圓儀」，就是中國渾儀的直接先祖。

圖11二十八宿盤功能復原

結語：研究範式的形成

所有這一切為公元前104年的曆法改革鋪平了道路，而這次改革則導致了《太初曆》的出現。這部曆法實際上已經涵蓋了中國古代曆法天文學的全部內容，日月五星的運動被全部簡約為各種定量的周期和天文表，由此形成了對這些天體的運動與位置進行實際數學計算的基礎（Sivin1969）。這部曆法形成了一種範式，在此後中國古代曆法天文學的發展中得到遵循。除了不斷變化的社會政治目的外，對更高精度的不懈追求為中國古代曆法天文學的發展提供了沿著這一道路的發展提供了強大的推動力，導致了天文觀測、天文儀器、天文理論和天文計算等領域一系列重要發明的出現，並在元朝（1271-1368）達到發展的高峰。

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