北京天文馆“观象授时”展览印象之“立杆测影”|北京天文馆_新浪财经

“观象授时”展览印象之“立杆测影”

“观乎天文，以察时变”（《周易》）。中国古人在长期的生产实践之中，看日月星辰东升西落，伴春夏秋冬寒暑易节，逐渐产生了时间与空间意识。无论是对时间的确定，还是对空间的确立，中国古人认为“万物皆备于我”（《孟子·尽心上》），近取诸身，远取诸物，“我”是时间测量的尺度，“我”是空间定位的坐标。而关于“我”的时间尺度与空间坐标的身份认知，可以从最古老的立杆测影仪器——圭表中看出端倪。

上古时期，中国古人就发现太阳光下物体的影子，其方向和长短会随着太阳位置的变化而有规律地变化。影子所具有的空间指针与时间刻度功能，启迪古人发明了最古老的确定方向、时刻、节气的天文仪器——圭表。“表”是测日影的垂直于地表的标杆，也称作“槷”、“臬”等，所以我们现在戴在手腕上的计，便叫做“手表”。正南正北方向平放的测定表影长度的刻板，叫做圭。正午阳光照射之下，“表”的影子投射在“圭”上，根据影子的方向和长短，就能读出季节和时间，“光阴”一词，便隐含了日影与时间的关系。

“昼参日影，夜观极星，以正朝夕”，距今6500年前，中国古人就已经有了十分充足的“立杆测影”经验。在周代，表规定为八尺长（约267厘米）。到汉代，圭表形制出现了确切的最早的文字记载。古地理书籍《三辅黄图》一书中有这样的文字：“长安灵台有铜表，高八尺，圭长一丈三尺，广一尺二寸，题云：太初四年（前101）造”。由此推算，表高八尺、圭长一丈三尺有余，自周代开始就是中国古代圭表的最主要模式。巧合的是，考古发现的最早的圭表实物，便是江苏仪征石碑村1号东汉墓出土的东汉仪征铜圭表，现藏于南京博物院。该圭表的表高19.2厘米，恰为标准形制的1/10。

东汉仪征铜圭表（1∶1模型）。1965年于江苏省仪征县石碑村出土，是我国现存最早的天文仪器之一，实物收藏于南京博物院。圭尺长34.5厘米，宽2.8厘米，厚1.4厘米。表高19.2厘米，宽2.2厘米，厚1.3厘米。使用时将表竖立与圭垂直。平时可将表折入圭体中留出的空档内，便于携带。

东汉仪征铜圭表原件（南京博物院藏）

说到圭表，总会联想到另一个古老的计时仪器——日晷。一般认为，日晷起源于圭表，是由圭表演变而来。圭表测得一年之内正午太阳高度的变化，而日晷测得的是一天之内，表影的方位和长度的变化，由此以测定每天的时刻。日晷的主要部件是一根表（晷针）和刻有时辰的晷面，表影在刻有时辰刻度的晷面上的移动显示了时间的流动。“一寸光阴一寸金”，此语在日晷上得到了最为直观和形象的诠释。

日晷（图片来自网络）

话题再回到圭表。中国最古老的天文学和数学著作《周髀算经》记载：“日中立杆测影……周髀长八尺……髀者，股也……髀者，表也。”最早古人“立表侧影”之“表”应该是人自己的身体，测影是测立人之影。史记夏本纪中，大禹“声为律，身为度，称以出”，其中“度”就是尺度，“身为度”，有学者解释为“人体测影”。“髀者，股也”、“髀者，表也”，“髀”既是腿骨，又是原始的测影之表。中国古人基于这种“以身为度”，发展出独具特色的时间意识和空间观念。如古人所言：“试天地之化，皆我时也”（《周易外传卷七·杂卦传》）。立表测影时，“表”（即股骨）垂直于地面，阳光下勾勒出的表影为“勾”，“表”与“勾”两端相连为“弦”，由此构成一个直角三角形。

《周髀算经》介绍并证明了基于立表测影而总结出的勾股定理，即我们熟知的“勾三股四弦五”。而“算经”冠名“周髀”，其意不言自明。立表测影，历经人体为表、股骨为表、木石为表，再发展为铜铁为表，材质虽异，原理无别。立杆测影，也因此成为古人确立空间、测定时间的准绳和尺度，当我们比喻把某些言论或事当成自己的准则时，常常会用到一个词：奉为圭臬。

《周髀算经》中利用弦图证明勾股定理

《礼记·礼器》记载：“诸侯以龟为宝，以圭为瑞。” 东汉郑玄为《礼记》所作注本：“瑞，信也。”言下之意，圭为瑞信之物。《礼记·乐记》云：“天则不言而信。”《论语》中亦有“天何言哉？四时行焉，百物生焉，天何言哉？”的记述。中国古人正是在长期的立杆测影等天文观测活动中，认识到参横斗转、昼夜更迭、日月经天、春秋代序，每每如期而至，时间总是对人们不欺不诈，从不爽约。致信如时，时间，成为天下最为诚信的表征。而测时之圭，则理所当然被视为瑞信之物。孟子曰；“诚者，天之道也；思诚者，人之道也。”古人也在对时间的认知中，确立了“信”的道德价值体系，“诚信”，构筑起中华民族传统美德的基石与核心。