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中华最古老的测量仪表——圭表

2017-03-13 09:21
逆光飞舞
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传说当年伏羲从甘陇出发,迎着阳光升起的方向,来到了万里无垠的中原,他放开眼光,打量这莽莽乾坤,仰观长天、俯测大地,他竟然用上了一套专门的测天仪器:圭表。这是中国最早启用的测量仪器。

圭表由一根标竿加一个土圭组成。圭身长条形,初用土制,后改用玉制、石制,圭身平面中线刻有长槽,用以注水。圭身横躺着,标杆直立着,构成直角,让日影正好落在圭板上,圭板上有刻度,用来标示日影的长度。使用时,在圭槽中注上水,以保证圭板放置的绝对水平。一天之中,日影最短时为正午,正午时日影所在的方向为正北,反向为正南;南北连线直角交叉线则指向正东与正西,以此定出了四面、八方——中国人由此明确了“空间”的概念。

《周礼》中的《地官·大司徒》篇说,“(前人)以土圭之法测土深,正日影,以求地中”,就是指这个说的。因为不同季节、不同地点、不同时刻日影的长度不同,日光投影的刻度不同,通过长期的观测记录,比较研究,就可以获得不同时空节令的相关数据。

中原大地太辽阔了,伏羲及其后继者发现:在南北不同地点,正午时间测出的日影并不一样长。在反复测量中发现,在某一个地方的正午时分,放置圭表观看,标竿下“无日影”,这样就把放置标杆的地点视为“地中”,而这个时间点被命名为“天中”,以“地中”为坐标,可推演其他地点的“经纬度”。日影刻度记下了,据此可测定一昼夜十二时的起止点、推算出一日一百刻、一月三十天、一季三个月、一年十二个月的起止点;进而确定一年二十四节气、七十二候、三百六十五天,以及十二年一周天,三十年一世、六十年一甲子的时间演变;由此衍生出天文、历算、农事安排、动植生死的一系列知识来。它通过“测量”,测出了“天”“地”的运行规律,找到了时空转换的法则。这是当时最精密的时空测算,且与农业生态息息相关。埃及金字塔、玛雅祭天台对“天文”的精确测算,构建神奇,但那更多是服务于“神”的,比较而言,中国先民更加密切地关注社会民生。而且这种仪表投入极低、技术简朴直观,易于普及。

“圭测日影”法是中华文明曙光初露时期的头等科技发明。今河南汝阳县有座“天中山”,其实是一个人造土山包,传说那就是伏羲测定的“天中”所在地。今河南登封还有一座周公的“观象台”,经郭守敬整修过,至今保存完好,它便是一个巨型土圭的“升级版”。

时空概念的获得,是中国先民进入文明生活最重要的科学知识。长年不间断的日影测定,使先民不断获得生活环境的数据,让先民学会了与周围生态周期性的变化相适应、相关联,从而形成了周而复始、天人合一的理念。由此看来,对于生活在北温带的中国先民来说,圭表的意义非常重大。

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