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圭表和日晷的發(fā)明，讓時(shí)間的流逝更加直觀

“一寸光陰”到底有多久？（文物有話說）

故宮太和殿前的日晷。

中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)供圖

陶寺遺址出土的圭表。

中國社會(huì)科學(xué)院考古研究所山西隊(duì)供圖

“日出而作，日落而息?！睍r(shí)鐘發(fā)明之前，人們?cè)诤荛L一段時(shí)間內(nèi)都是通過觀察太陽升落來度量時(shí)間，通過觀測(cè)太陽影長和方位來指示時(shí)間。詩人王貞白有詩云“一寸光陰一寸金”，這句勸勉世人珍惜光陰的詩句流傳千古。“一寸光陰”到底是多久？有的觀點(diǎn)認(rèn)為，“一寸光陰”是指日晷影子的移動(dòng)一寸；也有觀點(diǎn)認(rèn)為，“一寸光陰”是指圭表影子的長短變化。借由這句詩，讓我們一同了解兩種通過日影測(cè)時(shí)的“太陽鐘”——圭表和日晷，一起探究蘊(yùn)藏在時(shí)間記錄中的智慧與文明。

——編  者  

跨越不同文化和地域的日晷

太陽影子的“尺規(guī)”如何丈量歲月

張  旸

日晷，這一歷史悠久的計(jì)時(shí)儀器，承載著人類對(duì)時(shí)間的理解與探索。從古代中國、北非、中亞到歐洲，日晷作為重要的時(shí)間工具，跨越了不同的文化與地域，展現(xiàn)了人類在追求計(jì)時(shí)精度方面的智慧與創(chuàng)新。

在古代，人類最直觀的時(shí)間感知是“天”，太陽一升一落便定義了白天與夜晚的交替。這一簡單而直觀的自然現(xiàn)象，便是古人測(cè)量時(shí)間的基礎(chǔ)。太陽的運(yùn)動(dòng)不僅標(biāo)示了白天的開始與結(jié)束，還通過投射在地面上的影子，傳遞了時(shí)間流逝的信息。

影子，隨著太陽的移動(dòng)，逐漸改變長度與方向。古人捕捉到這一變化，將這一自然現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為計(jì)時(shí)工具。由此，日晷應(yīng)運(yùn)而生，成為古代文明重要的計(jì)時(shí)儀器。

相比于其他文明，中國古代日晷的刻度劃分更為精細(xì)，將一天劃分為100刻，展示了古人對(duì)時(shí)間流逝的獨(dú)特感知。

“晷”字的古義是太陽的影子，但“日晷”這一名稱的普及，始于清代。而在此之前，中國古代已經(jīng)存在多種利用日影計(jì)時(shí)的工具，如表、土晷、晷儀、日規(guī)、圭表等。雖然名稱不同，但功能相似，都是通過太陽照射影子推算時(shí)間。盡管古代資料較為稀缺，但通過一些零散的歷史記載和考古發(fā)現(xiàn)，我們依然可以窺見這些工具在古代社會(huì)中扮演的重要角色。

日晷有不同形式。最常見的地平式日晷，通常由水平的晷面與直立的晷針組成，晷面上刻有刻度，用以顯示不同時(shí)間。雖然太陽的周日視運(yùn)動(dòng)基本勻速，但是地平式日晷上晷影的轉(zhuǎn)動(dòng)并不勻速，因此晷面上的刻度通常不均勻，以適應(yīng)影子轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。我國最早有明確記載的地平式日晷是隋代的“短影平儀”，而在考古實(shí)物方面，諸如呼和浩特的漢代晷儀，也是地平式日晷的早期實(shí)例。

除了地平式日晷，歷史上還出現(xiàn)了其他幾種類型的日晷。例如，赤道式日晷是晷面與地球赤道平行，其刻度的設(shè)計(jì)是均勻的。赤道式日晷有正反兩個(gè)刻度面，為適應(yīng)太陽高度角的周年變化，分別用于夏季的半年和冬季的半年。在古代歐洲較為常見的是垂直式日晷，這種日晷于垂直的墻面懸掛，具有較高的觀賞價(jià)值。我國古代天文學(xué)家郭守敬所發(fā)明的仰儀，則是一種球面形狀的日晷，專門用于測(cè)定太陽的球面坐標(biāo)，同時(shí)也具備了計(jì)時(shí)的功能。

日晷作為古代計(jì)時(shí)工具，不僅僅是測(cè)量時(shí)間的工具，更是古人哲學(xué)與智慧的體現(xiàn)。古代日晷的發(fā)明，使得人們更加直觀地感受到時(shí)間的流逝?！耙淮绻怅幰淮缃稹保恳淮缬白拥囊苿?dòng)，都讓人深刻意識(shí)到光陰的流逝，反映了古人對(duì)時(shí)間珍貴的認(rèn)識(shí)。日晷在世界各地的發(fā)展與演變，體現(xiàn)了人類對(duì)時(shí)間無盡探索與深刻理解的歷史過程，每一臺(tái)日晷背后，都是對(duì)自然界與宇宙奧秘的敬畏與追求。

（作者為中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)副研究員，本報(bào)記者白光迪采訪整理）

陶寺文明出土圭表、“沙漏”

4000年前的“鐘表”如何精準(zhǔn)計(jì)時(shí)

劉  甜

我們的工作和生活離不開準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)工具。但是4000年前，沒有鐘表，也沒有日歷，晉南一帶的陶寺文明卻能管理時(shí)間、判斷節(jié)氣、制定歷法，初步形成了一套年、月、日、時(shí)的完整計(jì)時(shí)系統(tǒng)。

陶寺遺址位于山西襄汾縣陶寺村，是我國新石器時(shí)代晚期的大型聚落遺址，年代距今約4300年至3900年，是中華文明探源工程“四大早期都邑性遺址”之一。遺址出土了圭表、古觀象臺(tái)遺跡、喇叭口形漆器、銅齒輪形器等，陶寺文明“經(jīng)天緯地”的秘密就藏在這些器物中。

出于陶寺中期王族墓地內(nèi)最大的王墓IIM22的圭尺和早期貴族墓葬M2200的立表合稱為“圭表”。

圭尺是一件黑、綠、紅三色相間的漆木桿，復(fù)原長度187.5厘米；立表也是一根木質(zhì)桿，其上殘存有紅色顏料，全長225厘米。

圭表可以測(cè)量太陽影長，與觀象臺(tái)相輔相成，用于太陽歷法的制定。測(cè)量時(shí)，圭尺平放于地，立表垂直于地。正午時(shí)刻，太陽照在立表上，投下的影子被圭尺上的刻度標(biāo)記出長短。夏至日影最短，冬至日影最長。

圭表還可測(cè)量尋找“地中”?！吨芏Y》記載，建王都必在地中。而地中的標(biāo)準(zhǔn)由某些歷史上政治權(quán)力中心所確定的當(dāng)?shù)毓绫頊y(cè)量夏至影長來標(biāo)定。陶寺圭尺刻度中有一個(gè)非常突兀的第十一格刻度，從頭端到此刻度39.9厘米，合陶寺1.6尺（學(xué)者研究，陶寺1尺為25厘米），與《周髀算經(jīng)》記載“夏至之日晷一尺六寸”的“地中”標(biāo)準(zhǔn)吻合，說明陶寺已經(jīng)存在“地中”概念。

陶寺晚期小墓還出土了疑似與陰歷有關(guān)的銅齒輪形器。器物似瑗（一種孔大環(huán)小的璧），卻有29個(gè)發(fā)散狀的齒形凸起物，齒狀物大小長短不一，齒間距也不相等。銅齒輪形器厚僅幾毫米，不具備傳動(dòng)機(jī)械功能。根據(jù)學(xué)者研究，這類銅齒輪形器可能與陰歷有關(guān)，即跟月亮運(yùn)行有關(guān)。

除此之外，在出土圭尺的IIM22墓的東北壁龕內(nèi)有一個(gè)大漆箱，里面有5件漆木漏斗形器，形狀、大小尺寸一致，復(fù)原模型與我們今天仍然在用的沙漏很像。

以漆木漏斗形器為原型，考古人員用3D打印技術(shù)等比例制成沙漏，經(jīng)過上百次的實(shí)驗(yàn)分析，每一漏的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為14.4分鐘，100漏正好是一晝夜24小時(shí)的1440分鐘。

晝夜計(jì)時(shí)補(bǔ)全了陶寺的計(jì)時(shí)體系。沙漏一方面是國家社會(huì)政治、軍事、經(jīng)濟(jì)、日常生活等各種活動(dòng)的精確化時(shí)間控制和管理的工具，另一方面則是歷法的補(bǔ)充校正，在圭表測(cè)影制定歷法和天文大地測(cè)量過程中，沙漏是必備的計(jì)時(shí)器。

（作者為陶寺遺址博物館文博副研究館員，本報(bào)記者付明麗采訪整理）