春秋战国时期天文历法体系的奠基

一、天文观测的定量化与系统化


1.二十八宿系统的形成和距度的测定

二十八宿是沿天球黄、赤道带,将其临近天区划分成28个区 域的恒星区划系统,其名称依次为:角、亢、氐、房、心、尾、箕,斗、牛、女、虚、危、室、璧,奎、娄、胃、昴、毕、觜、参,井、鬼、柳、星、张、翼、轸。1978年,湖北随县发掘的战国早期曾侯乙墓中,出土有一只漆箱盖,上面绘有二十八宿的全部名称,这是迄今所发现的最早的二十八宿恒星系统的完整记载。究其实,二十八宿作为一个完整的系统形成的年代还要早些,当不迟于春秋时期。据研究,约于公元前六世纪,人们已经对二十八宿各标准星之间的赤道度距(称二十八宿距度)进行过测量,(其数值留存在唐代的《开元占经》一书中。二十八宿系统的建立,为日、月、五星以及若干天象发生位置的确定,提供了一个统一的和定量化的背景依据,是为这一时期天文观测定量化和系统化的重要标志之一。


2.恒星区划命名的系统化与《石氏星经》

将天上的恒星按一定的方法进行区划和命名的工作,在战国时期取得了重大的进展,其中尤以石申和甘德的工作最为显著,他们对恒星的区划都自成系统。据《开元占经》记载,包括二十八宿在内,属于石申区划的星官有120个,计星815颗,属于甘德区划的星官有146个,计星687颗。他们的工作为我国古代传统星官的区划和命名奠定了良好的基础。


石申还定出了120个星官的标准星具体坐标值,这样各星官的位置和该星官中非标准星的位置都相对准确地规定了。此中,最主要的是对121个标准星(北斗星座选取2个标准星)具体坐标值的测定,它们构成了一个完全数量化的成熟的星表,这就是著名的《石氏星经》。这一成果亦载于《开元占经》之中。对这121颗恒星坐标值的研究表明,许多恒星的坐标值确与石申所处时代的理论值相吻合,但另有一些却与东汉前期的理论值相一致,这说明《石氏星经》并不全是石申当年的测量结果,而是石申创始的天文学派在数百年间长期观测的总汇。即便如此,《石氏星经》亦不愧为世界上最早的星表之一,石申也无愧为恒星坐标测量工作的先驱。

3.五星观测的数量化

chun 秋战国时期,人们对五大行星运动的观测与研究有了重要的进步,这主要表现在以下两个方面:
一是对五星运动周期的测量。人们已经把行星的恒星周期(行星运行一周天所需的时间)和会合周期(行星两次晨见东方的时间间隔)区别开来。石申和甘德都指出木星的恒星周期为12年(应为11.86年),其实,这一认识的产生当不迟于春秋时期。石申还指出火星的恒星周期为1.9年(应为1.88年)。而甘德又测得木、金、水三星的会合期分别为400日(应为398.9日),587.25日(应为583.9日)和136日(应为115.9日)。在长沙马王堆出土的帛书《五星占》中,也载有木、土和金三星的会合周期,依次为395.44日、377日(应为378.1日)和584.8日,此当为战国末年的观测结果,与甘德当年所测的精度互有短长。
二是对五星动态的定量描述。石申和甘德已发现火星和金星的逆行现象,他们都曾形象地用“巳”字形来描述其运行的视轨迹。在《五星占》中则更具体地对木、土、金三星在一个会合周期内的动态作了定量描述,如把金星的动态分为:晨出东方—顺行—伏—夕出西方—顺行—伏—晨出东方六大阶段,每个阶段则定出所经时日与每日运行的速度,其中对两次顺行还定出二或三个不同的速率。这就是后世得到进一步发展的行星动态表的雏形。行星会合周期的测定和动态表的编制,已使得对行星位置的预报成为可能。
二十八宿距度的测定、《石氏星经》的出现,以及初始的行星动态度的编制等等,都证明春秋战国时期业已有相应的测量仪器的出现,有些研究者称之为“先秦浑仪”。(9)虽然我们还说不清这种浑仪的具体结构,但它应是汉代以后日益完备的浑仪的直接祖先,则是勿庸置疑的。


4.二十四节气的完备

二十四节气是我国古代天文学家的一大创造。它曾经历了一个十分漫长的发展过程,起初大约仅有二至(冬至、夏至)和二分(春分、秋分),一直到战国时期才逐渐形成完备的二十四节气系统:由冬至起算,每经一年的1/24日交一个节气,其名称分别为冬至、小寒、大寒、立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑、立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪。此中奇数统称为中气,偶数统称作节气。二十四节气分别标志着太阳在一周年运动中的24个大体固定的位置,是对太阳周年运动位置的一种特殊的描述形式,它们又能较好地反映一年中寒暑、雨旱、日照长短等变化的规律。所以,它们不但具有重要的天文意义,而且对于农业生产有着重大的指导作用。二十四节气自战国时期得以完备之后,一直成为我国传统历法的重要内容之一,至今在广大农村仍有旺盛的生命力。


5.天象观测与记录的多样化和系统化


自春秋始,对于异常天象的观测与记录,呈现多样化的明显趋向,如彗星、流星雨、陨石等的明确记录均首见于此时。《春秋》庄公七年(前687年)“夏四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨”,这是世界上关于天琴座流星雨的最早记载。僖公十六年(前644年)“春王正月戊申朔,陨石于宋,五”,这是最早的陨星记事;文公十四年(前613年)“秋七月,有星孛入于北斗”,这些关于哈雷彗星的最早记录,等等。

此外,对若干天象记录的系统化又是一大特征。如《春秋》一书中,就有37次日食记录,据考证,其中31次记录是准确可靠的,(10)说明这时人们对日食观测的重视并已使之制度化了。又如,长沙马王堆三号汉墓帛书中,绘有形态各异的29幅彗星图象,并赋予各不相同的名称,这显然是对大量彗星观测作系统的收集与归纳的结果。其中彗尾的形态或长或短,或宽或窄,或直或屈,彗尾的条数或多或少,彗头画成圆圈或圆点,有的圆圈中又画有一个圆圈或圆点,表明人们已经注意到彗头的结构层次,这些都说明战国时期人们对彗星观测已经达到了比较精细的程度。

二、古四分历法

东汉时期的四分历,故通称古四分历。该历的朔望月长度可由回归年长度和闰周推得:十九年七闰,即十九年有19×12+7=235个朔望月,有19× 取得如此明确的回归年和朔望月的长度值,在调整两者之间的关系时,也未曾寻得如此规整的闰周,于是在历日的安排中,往往出现多闰或失闰的现象。所以,古四分历的出现,标志着阴阳历完成了从不稳定的、带有某种随意性的形态向明确的、规整的形态的过渡。

在欧洲,古代希腊人默冬在公元前432年所发现的闰周,罗马人于公元前43年采用的儒略历所取的回归年长度,分别与古四分历相同,所以,古四分历的这三个基本数据在当时世界上是居于领先的地位的。

春秋战国时期,各诸侯国分别使用黄帝、颛顼、夏、殷、周、鲁六种历法,合称古六历。其实,它们都是四分历,即都采用上述三个基本天文数据,只是所规定的历法起算年份(历元)、每年开始的月份(岁首)和每日起始的时刻有所不同而已,历元不同是由于各家观测年代的先后与观测精度的差异造成的,而后二者则纯属人为的不同规定。

到战国时期,古四分历的内容日趋丰富。如它们都以为冬至时太阳位于牵牛初度,这说明对于太阳所处恒星间位置的推算,已是这时历法的重要内容之一,那么二十八宿的测定结果亦已引入历法中,也当无疑问。此外,二十四节气以及五星位置的推算也已是历法的组成部分。

中国古代天文历法的演变

中国是世界上天文学发达最早的国家之一。由于生产和生活的需要,人们从远古时期开始就已经对天文现象进行观察,经过世代连续不断的努力,积累了越来越多的天文学知识,并逐渐形成了内容丰富且具有独特风格的天文学体系。中国古代天文学在许多领域曾长期在世界上处于领先的地位,在世界天文学史和中华民族文化史上,都写下了光辉的篇章。

中国古代天文学的最主要组成部分是历法,换一句话说,历法是中国古代天文学的核心。中国古代历法不单纯是关于历日制度的安排,它还包括对太阳、月亮和土、木、火、金、水五大行星的运动及位置的计算;恒星位置的测算;每日午中日影长度和昼夜时间长短的推算;日月交食的预报等等广泛的课题。从某种意义上讲,中国古代历法的编算相当于近现代编算天文年历的工作。为此,我国古代天文学家展开了一系列的观测与研究活动:譬如对历法诸课题的共同起算点——历元的选定,对一个又一个天文学概念的阐述,对种种天文常数的测算、各种天文数表的编制,对具体推算方法、天体测量方法和数学方法的抉择和改进等等。这些就构成了中国古代历法的基本框架和主要内容。


当然,中国古代天文学还包涵更广泛的内容,如中国古代特有的、精良的天文仪器的设计与制造,关于宇宙理论的探讨,以及对一系列天象特别是奇异天象的长期系统的观测与记录等,它们与历法一起,组成了中国古代天文学的十分丰富多彩的体系。

中guo古代天文学体系经历了发生、发展、完善、没落,最终融入近现代天文学的漫长演变过程。下面我们拟分六个阶段(即如下六节)简要地加以介绍。

西周以前的天文学知识

这是一个天文学知识开始萌芽和初步积累的漫长历史时期。由于生产和生活的需要,从对星辰出没、日月运动的观测中,人们逐渐形成了与这些需要密切相关的年、月、日等时间长度的概念,进而产生了初始的历法系统。由于占卜活动的需要,人们对天象变化、尤其是异常天象的出现,极为关注,这也刺激了人们对天象观测的重视,并由此逐渐形成了天象记录的传统。这些都给后世的发展以深刻的影响。


一、观象授时时期
我们的祖先,生息在中国辽阔的土地上,人们在自己的生产和生活实践中,逐渐发现日月星辰的升落隐现,自然界寒来暑往,猎物的出没和植物的荣谢谢等自然现象,对于人类的生存有着密切的关系。所以有意识地观察和认识这些自然现象,以期顺乎自然,求得自身的发展,便成为先民们感兴趣的问题之一,从中也就逐渐萌发出天文学知识的嫩芽。

太阳对人们无疑是至关重要的。古人日出而作,日入而息,就是以太阳的出入作为作息时间的客观依据。太阳出入造成的明暗交替出现的规律,必定给先民们以极深的感受,于是以太阳出入为周期的“日”,应是他们最早认识到的时间单位。

自然,月亮的圆缺变化,是又一明显的和意义重大的天象。说它意义重大,是因为月亮的亮光对于人们夜间活动的安排是关键的要素。经过长期的观测和计数,人们逐渐发现月亮圆缺的周期约为30日,这便进而导致一个较长的时间单位“月”的产生。

对于更长一些的时间单位“年”的认识,要较“日”、“月”困难得多,但这是对于人们生产和生活的意义更为重大的一种周期,因为寒暑、雨旱,以及渔猎、采集乃至农业生产活动无一不与它有关。所以,人们对它进行了长期不懈的探索。由物候——草木枯荣、动物迁徙、出入等的观察入手,大约是探索一年长度的最早方法,随后才是对某些星象的观测。后者所得结果要较前者来得准确。

据传说,在颛顼帝时代,已设立“火正”(1)专司对大火星(心宿二,天蝎座α星)进行观测,以黄昏时分大火星正好从东方地平线上升起时,作为一年的开始,亦即这一年春天的来临。由此不难推得一年的长度。这是我国古代观象授时的早期形态。据研究,这大约是公元前2400年的事。

又据《尚书·尧典》记载,在传说中的尧帝时,“乃命羲和,钦若昊天,历象日月星辰,敬授人时”。其具体的观测方法与结果是:“日中星鸟,以殷仲春”,“日永星火,以正仲夏”,“宵中星虚,以殷仲秋”,“日短星昴,以正仲冬”,即以观测鸟、火、虚、昴四颗恒星在黄昏时正处于南中天的日子,来定出春分、夏至、秋分和冬至,以作为划分一年四季的标准。据推算,这大约是公元前2000年时的实际天象。


由上述记载,我们还可以推知,当时已有原始圭表的出现,否则人们就无从确定某星辰南中天的问题。这时的圭表还仅用于厘定方位,尚未用于测定日影的长度。观测星辰南中天来确定季节,可以减少地平线上的折射和光渗等的影响,其精度自然要比观测星辰出没来得高。此外,从“日中”和“宵中”(指昼夜平分)、“日永”和“日短”(分别指白昼最长和最短的日子)等说法,可知其时已应用了某种测量时间的器具(这一点由下述《夏小正》的有关记载亦可证)。这些都说明,此时已进入观象授时相当发达的时代。其标志是:所观测的恒星已由一颗增加到多颗,由观测恒星东升改为南中天,并已使用了某些器具。


更值得注意的是,《尧典》还记述了这时人们已经采用了“期三百有六旬有六日,以闰月定四时成岁”的初始历法。这里以一年为366日,当是人们对恒星周年运动周期的测算得到的结果。由于一年的长度与月的长度不存在整数倍的关系,该初始历法已采用了置闰月的方法予以调整,这显然是一种阴阳历,是我国古代长期使用的阴阳历的最早记载。


在《夏小正》一书中,则载有一年中各月份的物候、天象、气象和农事等内容,它集物候历、观象授时法和初始历法于一身,相传它是夏代行用的历日制度。就观象授时法而言,它是以观测黄昏时分若干恒星(鞠、参、昴、南门、大火、织女、银河等)的见、伏或南中天的时日,以及北斗斗柄的指向,作为一年中某一个月份起始的标准的。有人认为,《夏小正》乃是一种分一年为10个月,每月36日,另有5至6日为过年日的初始历法。(2)据《夏小正》记载,正月“初昏斗柄悬在下”,六月“初昏斗柄悬在上”,其间的五个月为半年;五月“时有养日”,十月“时有养夜”亦以五个月为半年。也有人认为,《夏小正》还是分一年为十二个月的太阳历。由此看来,《夏小正》乃是一种不考虑月相变化的纯阳历的见解,这是可信的。


《尚书·尧典》和《夏小正》的记载,都反映了观象授时法的重要成果,同时又反映了夏代出现的两种不同系统的历法(阴阳历和阳历)的雏形。它们是由观象授时向有一定规范的初始历法过渡的两种不同形态,都具有十分重要的意义。


二、商周历法

由甲骨文的有关卜辞,我们可以知道商代行用的历法乃是阴阳历。


首先,年有平年、闰年之分,平年12个月,闰年13个月,闰月置于年终,称十三月,是为年终置闰法。这时的岁首已基本固定,季节和月名有了基本固定的关系。但在甲骨卜辞中还偶有十四月甚至十五月的记载,这说明这时人们还不能较好地把握年月之间的长度关系,对于闰月设置的多少,还没有一定之规,多半是由经常性的观测来决定,当发现季节与月分名相悖时,便加进一个闰月加以调节,带有较大的随意性。这种状况一直延续到西周。


在甲骨文中有“至日”、“南日”或“日南”的记载,它们指的都是冬至日(春秋时期人们还称冬至为“日南至”)。其中有一块卜辞说:“壬午卜,扶,奏丘,日南,雨?”(壬午这一天,贞人扶占卜,举行奏丘的祭仪,迎接太阳南至,会下雨吗?)在《周礼·春官·大司乐》中则有这样的记载:“冬至日,于地上之圜丘奏之”,以迎祭天神。二者说的是同一祭祀活动,可证“日南”即为“冬至”(3)。这说明殷商时期已使用圭表观测日影长度的变化,并由之确定冬至日,已知冬至日,一回归年长度的数值便不难算得。


其次,殷商历法是以新月为一月的开始,月有大月和小月,大月30日,小月29日。起初仅以大、小月相间安排历日,这表明人们以为一朔望月长度等于29.5日。后来,更有连大月的出现,即在若干个大、小月相间的月份后,安排两个连续的大月,这证明人们已经知道,一朔望月的长度应略大于29.5日,这是对朔望月长度测算的一次重大进步,虽然此时对连大月的安置尚无一定的规则。


再次,殷商时期已明确使用干支纪日法,建立起了逐日无间断的日期记录的系列,从而提供了较准确地探求月、年等更长的时间单位的重要基础,同时也为历史年代学提供了重要的依据。干支纪日法顺序循环,几乎没有中断地连续使用到今天,成为世界上最长的纪日方法。


再其次,商代已将一天分为若干不同的时段,甲骨文中可见的时段专名有:明(旦)、大采、大食、中日、小食、小采、昏(暮)等,这是一种把白昼均分为六个时段的方法。有人认为,把一天分为百刻的制度,亦自此始。(4) 这些便是商代历法对于年、月、日、时刻安排的大体情况,西周历法与之大同小异。在金文中,亦有不少十三月的记载,并以“胐”(新月)为一月的开始,均为明证。但《诗·小雅·十月之交》有:“十月之交,朔月辛卯,日有食之”的记载,据研究,这当指公元前735年11月30日发生的一次食分很大的日偏食,(5)这是我国典籍中关于朔日的最早记述。由此看来,大约在西周后期已有以朔代替胐为月首的尝试。由于朔并无具体的天象与之对应,它必须在测知比较准确的朔望月长度后,以推算的方法求得,所以朔的概念的建立和应用,乃是历法史上的一大进步。

此外,金文中经常出现初吉、既生霸、既望和既死霸四种名称,对此,古今众说纷纭。一为定点月相说,认为它们分别代表每月特定的某一天或某二、三天,近二千年来人们多宗此说。一为四分月相说,认为西周时是将一个月均分为四份,每份约为七天,初吉等依次为各份的专有名称,此说起于近代王国维,一度广为史学界接受。本世纪四、五十年代以后,新说又起,现在有一种比较合理的解释是:初吉系指初干吉日,即每月上旬的吉日;既生霸和既死霸分别指每月的上半月和下半月;既望则指满月或其后的一、二天。(6)这些解释孰是孰非有待进一步论证。


三、对天象的观测与记录

从远古时期开始,人们就已经注意对天象特别是奇异天象的观测。在殷商时期的甲骨文中,我们看到了古人对有关天象的真切记录,这些记录往往是与预卜人事凶吉等占卜活动联系在一起的,它们涉及日月食、日珥、新星等异常天象。

“贞,日有食”;“癸酉贞日夕又食,唯若。癸酉贞日夕又食,匪若”等,这是关于日食的记录。“六日□午夕,月有食”;“庚申,月有食”;“旬壬申夕,月有食”等,这是关于月食的记录。它们都是发生在公元前十三世纪以前的交食现象的记述。

“乙卯允明,■,三舀食日,大星”,这是指在一次日全食时,人们不但看到了明亮的星星,还看到了在黑暗的太阳边缘上有三条火焰升腾而起,当是关于日珥现象的记录。

“辛未有■新星”;“七日己巳夕■,□有新大星并火”。这是关于新星的记录。

此外,有人认为在甲骨文中还有太阳黑子、彗星等的记事,这还有待进一步的研究与证认。

总之,甲骨文中已经有相当丰富的天象记录,说明我国古代重视天象的观测与记录的传统,至迟在殷商时期就已经形成,这对后世的发展产生了巨大的影响。

为什么放在本版,而不是国学知识版块?

杏林观海 说:
为什么放在本版,而不是国学知识版块?

《内经》中的五运六气涉及相关内容

应该说两个版块都可以的