三、观象授时——原始时间意识的高峰
“天设日月,列星辰,调阴阳,张四时。”(《淮南子·泰族训》)太阳和月亮的运动显现为一种有规律的、均匀的循环变化过程,对这类过程的观察和领会导致了最初的计时行为。
太阳有规律地和均匀地横向移动,东升西落,“日夜一周,圆道也”(《吕氏春秋·季春纪》)。人们于是把一个昼夜的延续过程规定为“日”,并以日为尺度测量和计算时间,即以日为单位测时和计时。
太阳有规律地和均匀地纵向移动,带来四季交替,循环不已,人们于是把一个四季的延续过程规定为“年”,并以年为尺度测量和计算时间,即以年为单位测时和计时。
月亮有规律地和均匀地围绕地球旋转,时圆时缺,时盈时亏,周而复始,人们于是把一次盈亏的延续过程规定为“月”,并以月为尺度测量和计算时间,即以月为单位测时和计时。
年、月、日是天然的时间尺度,比较粗疏,一旦需要更为精确的计时系统,就必须借助人工制作的尺度,这样便有了“立表测影”:日光照物而生影,影随太阳的移动而改变方向和长度。人们发现,日影的方向变化和长度变化可用来指示时间。“表”就是用来测度日影变化的原始天文仪器。早期的表叫作“髀”(bì),实际上是一根直立于平地的杆子。人们以杆为中心在地上画圆,并将该圆分为十二个等份。当太阳在空中转动时,杆影随之同步转动,每经过一个等份所需的时间相当于一日的十二分之一。这个时间段被规定为“时辰”,一日便有十二个时辰。通过对日影方向变化的测量,古人得到了一个比较精细的时间尺度。时辰与年、月、日一起,像四根柱子撑起了计时大厦,所以被誉为“四柱”。
《周髀算经》是中国最早的有体系的天文学理论著作,成书于公元前1世纪。该书是这样解释“髀”的:“周髀,长八尺。髀者,股也,髀者,表也。”据此而言,“髀”既是人的腿骨,也是测量日影的表。这种双重含义表明人体曾充当最早的观象工具(回顾一下前文所述由蚌壳和人的腿骨构成的北斗图),所以时间单位与度量衡单位的最初建立是一致的。古人“布指知寸”“步手知尺”“舒肘知寻”“迈步定亩”“掬手成升”,这些寸、尺、寻、亩、升等都是以人体的某个部分作为单位量值的。《史记》中有大禹治水以“身为度”的记载(见《史记·夏末纪》),而“身为度”的做法在世界各地均有记载。
“髀”是测量日影方向变化的表,“土圭”则是测量日影长度变化的表。《周礼·地官·大司徒》记载:“以土圭之法测土深,正日景,以求地中。”土圭的结构也较简单,它由一根依照南北方向平放于地的标尺和一根垂直固定于标尺南端的木杆组成。每日正午时刻,杆影便会投到标尺上。根据标尺所示影长便可确定四季和节气:杆影最长时为“夏至”,最短时为“冬至”,在当中则为“春分”或“秋分”。
“节气”具有鲜明的中华文明特色,它更多地用于指导农耕,所以构成一个农时系统。我国在春秋时期就定出仲春、仲夏、仲秋、仲冬四个节气(见《尚书·尧典》),到战国后期已细分为立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至等八个节气,清楚地分出四季(见《吕氏春秋》),至秦汉年间,二十四节气已完全确立,《太初历》正式把二十四节气编入历法,并规定太阳沿黄道每前进15°所经历的时日为1个节气,每年运行360°,共经历24个节气,每个节气15天:
图七:中国的二十四节气
用“立表测影”的方法可以测得白天的时间,但在夜间就不能靠它测时和计时,先民于是把注意力转向灿烂美丽的星空。他们发现,视域中的天体在围绕由北极星与北斗星构成的天轴旋转运动,这个北极星“居其所而众星共之”,所以“斗为帝车,运于中央,临制四乡。分阴阳,建四时,均五行,移节度,定诸纪,皆系于斗”。(见《史记·天官书》)中国古天文学由于受观测者所处位置的局限而具有鲜明的特点:观测者必须把注意力投注到北天区,重视观测北斗及其周围的拱极星。北斗常显不隐,所以十分容易观测。
“斗转参横欲三更”,北斗在一昼夜中随着地球的自转以反时针方向围绕北极星旋转一周,犹如表盘上的指针,古人据此可确定时间在夜间的推移。另外,北斗的斗柄(即连接北极星与天枢、天璇两颗星的直线)随着地球的公转而围绕北极星做周年旋转,“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”,据此可确定四时的更替。古人利用北斗的上述特点建立起最初的夜间计时系统。
图六:一小时内北斗移动约15度。
“(尧)乃命羲和,钦若昊天,历象日月星辰,敬授人时。”(《尚书·尧典》)观察日、月、星辰等天象及其运动,这类活动就叫作“历象日月星辰”(历:察视);将观察天象及其运动所得到的时间通告国人,这类活动就叫作“敬授人时”。两类活动合起来便是“观象授时”。
相传,颛顼时有一位叫作“重”的司天官和一位叫作“黎”的司地官,他们的后人羲氏与和氏接受尧帝的任命,共掌天地四时之职,即共同管理天文地理方面的工作,所以有尧命羲和之说。年、月、日等时间出自天象,是对日、月、星辰的运动的记录,因此被认作“天时”。古人相信,这些时间是上天赐予的,所以要敬仰和顺从上天,即要“钦若昊天”(钦:恭敬;若:顺从)。
早期的计时、纪时和相应的时间意识大体上可概括为“观象授时”。随着观象授时的出现,人类对时间的认识和实际应用达到一个高峰,因此观象授时可谓原始时间意识的精华。
原始的髀后来发展为日晷,木制土圭后来发展为石制和铜制圭表,但它们的基础依旧是观象授时。
日晷
圭表
《周易》云:“观乎天文,以察时变。”不过,日月星辰并不总是明晰可见,天朗气清可以观象授时,但阴雨天、下雪天就不行了,而“淫雨霏霏,连月不开”就更糟糕了。所以观象授时有其局限性,达不到全天候授时的要求。为此,人们开始思考不依赖天象的计时工具,并成功地研制出一种利用物质流动特性的计时工具“漏刻”。漏刻一般由漏水容器、贮水容器和标尺构成。将水注入漏水容器后,水便通过底部小孔均匀滴漏,贮水容器收集滴漏之水,根据水位所达到的标尺刻度即可读出时刻。现存于北京故宫博物院的铜壶漏刻(造于1745年)能以一刻钟为单位计时。由于水的滴漏量是根据测度天象所得时间确定和校正的,所以漏刻仍然没有超出观象授时的范围。历史上,漏刻不仅在中国使用,在古埃及、古巴比伦等都使用过,它们与晷表相互配合,组成了一个能满足政治、经济和军事等方面需要的完整计时体系。