天地可量

“天地玄黄，宇宙洪荒”是中国古代最重要的启蒙读物《千字文》的开篇，这八个字是古人对天地宇宙的认识。《淮南子》里解释“上下四方叫作宇，古往今来叫作宙”，“宇”指的是空间，而“宙”指的就是时间。

上古时代，先民们就开始了对时间的探索。日升月落，寒来暑往，先民在生存中观察动物植物的生长规律，天气的变化，逐渐总结出了季节时令的规律，并且在这个过程中发明工具，开始主动地测量时间，观测天象天文。

在甲骨文和金文中，“时”是一个会意兼形声字，是由“之”和“日”组成的，“日”指太阳，而“之”是行走之义，结合起来的含义就是“太阳运行”。古人最初开始记录时间，就是靠观察太阳在空中运行的位置和它在地上的投影，到了战国时期，“时”字在“日”“之”之上又加了一个“又”的形状，是“以手持杆立于土上之形”这个杆，指的就是测量日影的表。

圭表是我国古代最古老原始的天文仪器，原理是根据日影的变化来测量时间。最早的圭表只有“表”，表是直立于地面的杆子或者柱子，而圭是表下南北方向的水平尺，又被称为量天尺，《周礼·地官·大司徒》记载：“以土圭之法，测土深，正日景，以求地中。”土圭指的就是圭。

《周礼》记载：“冯相氏掌十有二岁……辨其叙事，以会天位。冬、夏致日；春、秋致月。以辨四时之叙。”郑玄对“冬、夏致日，春、秋致月，以辨四时之叙”注释说：“冬至，日在牵牛，景丈三尺；夏至，日在东井，景尺五寸，此长短之极。极则气至，冬无愆阳，夏无伏阴。春分，日在娄；秋分，日在角，而月弦于牵牛东井，亦以其景知气至不。春秋冬夏气皆至，则四时之叙正矣”。在周代，已经出现了专门掌管天文观测的官员，其职责包括观察计算太阳月亮的运动规律来分辨四季，制定历法，推测这些官员的观测工具中，就有圭表。

圭表这种天文仪器虽然看起来很简陋，但功能却非常丰富，可以用来确定方向、时刻、地域和节气。

古代人对确定天地四方是极为重视的，《诗·大雅·公刘》曰：“既景乃冈，相其阴阳”，说的就是在山岗上立表观影确定方向。《周

礼·考工记·匠人》云“匠人建国，水地，以悬置槷，眡以景。为规，识日出之景与日入之景。昼参诸日中之景，夜考之极星，以正朝夕”这段文字记载了古代营造都城确定方位的方法：用悬垂线的方法把表树起，立得与地面垂直，以表为圆心做一个正圆，观察日出日落时分柱影与圆周的交点，两个交点的连线，就是东西方向；与其相垂直的方向，就是南北方向。同时再观察北极星和日中影子的方向作为参考，共同确定四方的方位。同样的装置，还可以通过一天之中影子方向的变化来确定时刻，而后人们将表固定在有刻度的石盘上，就演变发展成了专门用来计时的日晷。

《周髀算经》《淮南子·天文训》《灵宪》等文献中记载，先民们发现同一时间不同地点太阳的角度不一致，因此认为使用八尺表，在夏至日不同地点来测量正午日影，影长相差一寸，两地就相距一千里。直到唐代玄宗时期，僧人一行主持修订新历法，组织了一次大型天文测量，其涉及区域北到北纬51度左右的铁勒回纥部（今蒙古国乌兰巴托西南），南到约北纬18度的林邑（今越南国的中部）等十三处，由太史监南宫说及太史官大相元太等人分赴各地，“测候日影，回日奏闻”。而一行“则以南北日影较量，用勾股法算之”。特别是在滑州白马（今河南滑县）、汴州浚仪太岳台（今开封西北）、许州扶沟（今河南扶沟）、豫州上蔡武津馆（今河南上蔡）四处测量了一组北极高度和日影长度，计算出白马至上蔡距离526里270步，北极高度相差1.5度，结论得出南北两地相差351里80步，北极高度相差一度，也就是地球子午线1度的长度，虽然这个数值误差依旧不小，但证实了前人影长相差一寸，两地就相距一千里这个理论的错误，并且在实际上也推动了唐代的天文测量学的发展。

圭表最重要的功能，是确立节气，当时先民已经对太阳的运动轨迹和节气变化的关系有了一定的认识，观察到四季表影的长短具有规律性，因此将表影最长的那天定为冬至，最短那天定为夏至。然后把两个日中时刻日影长相等的日子，分别定为“春分”和“秋分”，再以此为标准，订立二十四节气，来指导农业生产。

从考古发掘出的实物和文献记载来看，圭的材质主要以木质、石质、铜质为主。西汉夏侯灶墓曾经出土木质红漆彩绘圭表，与同时出土的二十八宿盘是迄今所见年代最早、结构完整并具有明确年代的天文观测仪器（见左图）。这件圭表出土于陶编镈、编磬、编钟、六壬栻盘和二十八宿盘附近，出土时已经严重腐烂，仅留存较为完整漆皮。考古学家最初记录其为不知名漆器，并推测它可能是用于支撑栻盘的栻盘架，之后根据专家的进一步研究，认为这件漆器实际是可以折叠圭表。无独有偶，1965年江苏仪征石碑村东汉1号墓出土了一件带有刻度的尺状器物，经天文史学家考证，认为它也是一架折叠式圭表。这两件圭表结构非常相似，都是整体打开组装后，放在地面上，用来观看投影位置的。

除了考古出土的遗物，河南还保存有一座古代大型圭表遗迹——登封观星台，观星台位于登封市东南10千米的告成镇，主要建筑分为两部分，其一是由天文学家郭守敬于元至元十三年至十七年（1276年—1280年）主持建造的观星台，其二是最早可追溯到西周时期的周公测景台。

所谓周公测景是指在周朝建立之后，当时人认为天下之中是“天地之所合也，四时之所交也，风雨之所会也，阳阴之所合也，然则百物阜安，乃建王国焉”，也就是在“天下之中”建立国都，才能“百物阜安”，江山永固。因此，周公利用“日至之景，尺有五寸，谓之地中”的原理，测量出阳城，也就是现在的河南登封东南告成镇是“天下之中”，但因为阳城不适于建都，因此选择了阳城附近的周洛建立了都城，从此也确立了天下的正统。

据唐代杜佑《通典》记载：“仪凤四年（679年），五月，太常博士、检校太史姚玄辩奏，于阳城测景台，依古法立八尺表，夏至日中测景，尺有五寸，正与古法同。调露元年（679年，仪凤四年六月三日改元）十一月，于阳城立表，冬至日中测影，得丈二尺七寸。”因此推测在唐代时，此处圭表还在正常使用，而后为了彰显此处天地之中的正统性，根据《新唐书·地理志》的记载，开元十一年（723年）太史监南宫说修建了现存的石质圭表，并一直留存到了现在。

还有一个耳熟能详的成语叫作“奉为圭臬”，这个成语出自清代钱大昕《六书音韵表序》，比喻把某些言论或事当成自己的准则。它经常出现在大家的笔下口中，为人所熟知，虽然圭表这种天文仪器已经早已远离了日常生活，被各种现代化的产品和装置所取代，但圭表这个概念却奇妙地依旧活跃在现在的文字与文化之中，被现代人所认识。