铜仪窥夜识星文——古诗中的天文仪器

□王玉民

铜仪窥夜识星文
——古诗中的天文仪器

□王玉民

古代的天文仪器，指天文观测时用于测定日、月、星体位置的仪器，还包括天文钟等计时仪器。中国古代天文仪器可分为表、仪象、计时器三类。表是最古老的天文仪器，结构很简单：一根与地面垂直的石质或金属的柱子，以及一条与表基相连、正北水平放置的尺子“圭”，合起来称“圭表”。“仪象”中的仪指浑仪，是测定天体的天球球面坐标的工具，象指浑象，是演示天体在天球面上视运动等现象的装置。明代吴会的诗《送别阴阳教授》写道：

天官艺学久庞纷，太史名家属有闻。宝历敬时颁岁正，铜仪窥夜识星文。乌飞圭表移光影，龙咽筹壶定刻分。归后更详东井分，五珠何日聚贤群？

诗题中的“阴阳教授”应是一位钦天监官员（太史），他对庞杂纷繁的天文很精通，名气很大。诗中对钦天监的工作列举得很具体：颁布历法敬授民时，用浑仪夜观天象，用圭表昼观太阳的影子，用铜壶滴漏定时刻——瞧，把表、仪象、计时器三类仪器都写全了。后两句更是以汉朝建立时“五星聚于东井”来说明天文对皇家统治的作用：观天象以用于军国星占大事。

至于计时仪器，在前讲已有完整的介绍，这里不再重复。

圭表

先民很早就知道，在有阳光的时候，地面上直立一根竿子，就会在地面投出一条细长的影（还留下了“立竿见影”的成语）。人们还发现，这条影子的长度和方向在一天中不断变化，而且变化完全有规律可循。人们逐渐掌握了这些规律后，这根竿子就成了最简单的天文仪器，先人可以利用影子的变化规律来定时刻、定方向、定节气等。后来定时刻的功能发展成了日晷，定方向的功能发展成了正方案，这根竿子的主要用途就只有定节气了，并最终演化成为定节气专用的“圭表”。

专用来测定节气的这根竿子称“表”。测量只能在正午进行，正午时，太阳在正南，表的影子投向正北方向。人们发现，每天正午这条影子的长度都不一样，影子最短的那天是夏至，最长的那天是冬至。知道了两个夏至（或两个冬至）的时间间隔，就可以确定一年的长度了。《诗经•大雅•公刘》中有描写周文王的先祖公刘在山岗上立表测影的诗句“既景廼冈，相其阴阳”，说明那时已有了初步的立表测影方法。

开始时人们是用一把尺子去量中午的表影长，后来觉得既然中午表影的方向总朝正北，就干脆把尺子固定在地面，与表做成一体，一头连着表基，一头朝北，测量时直接去读表影长就行了。人们把这条固定的尺子叫“圭”，于是最早的天文仪器——圭表就这样正式诞生了。《周礼•考工记》说：“土圭，尺有五寸。以致日，以土地。”说明这圭长是一尺五寸，“土”就是“度”，“致日”即测量日中时的表影长度以求夏至。宋人陈著有诗句“色变化成丹灶火，时开落应土圭针”（《 连山王开诗试子午花》），正是写土圭沿南北（子午）放置的情形。

图1 古书中的“夏至致日图”

图2 北京古观象台圭表

宋人陈襄有无题诗：

天道不可跻，以其高且危。

地道不可寻，以其幽且深。

土圭测日影，可以分照临。

桐鱼击石鼓，可以求声音。

嗟夫世之人，不知方寸心。

诗的意思是说，“天道”“地道”难以探求，但通过土圭来测量日影，还是可以求得的，音律通过敲击也能求得，唯有人心最难探求。

在夏至这一天，不同纬度的地方，表影长也不一样，从北回归线算起，越往北越长。为什么选圭尺的长度是一尺五寸？原来，古人认为，夏至的影子长一尺五寸的地方，是“地中”，是天地、四时、风雨、阴阳交汇的地方，可以建国都。唐代诗人韦应物有《登高望洛城作》：

高台造云端，遐瞰周四垠。

雄都定鼎地，势据万国尊。

河岳出云雨，土圭酌乾坤。

舟通南越贡，城背北邙原。……

诗人在洛阳城的一座高台上眺望，感叹洛阳这座背靠北邙山、面朝南越通衢、万国来朝的“定鼎之地”和“天地之中”，当年是怎么确定的呢？原来是靠圭表测影。由此可见天文仪器在古代政治中的重要作用。再举几句诗：

“影当中土正，轮对八荒平。寻客徒留望，璇玑自有程”（【唐】潘纬《中秋月》）也表现了对圭表测影定地中一事的极度重视。

夏至影长一尺五寸时，表多高呢？恰好8尺。8尺大致是人的高度，按此长度设计的圭表，很便于使用，成为定制。到汉代时，人们改为主要测冬至的影长，冬至影是一年中最长的，将近一丈三尺，于是“一丈三尺”又成了圭长的标准。

宋人郑刚中有两首写冬至的诗，都写到了这一标准：

今夜云开北陆风，丈三将至土圭中。剥穷谁见阴阳妙，来复方知天地功。

（《庚午冬至夜》）

寒风已是识新阳，昨夜千林不禁霜。七日欲知天道复，丈三先看土圭长。

（《至日》）

“表”在古代有时也叫作“臬”，所以圭表有时也称作“圭臬”。南朝梁人陆倕的《石阙铭•序》有“陈圭置臬，瞻星揆地”，唐代杜甫《八哀诗》“圭臬星经奥，虫篆丹青广”，都是这么来的。因为圭表是天文测量的一种重要标准，于是后来出现成语“奉为圭臬”，指把某些事当成自己的准则。

浑仪

中国古代的天文仪器中，扮演最重要角色的是浑仪和浑象。这两类仪器形体庞大、构造复杂、测度精密、成本昂贵，经历两千多年的演化逐步完善，到清代达到最高峰。它们不但是实用观测仪器，也是皇家天文事业的象征，后来干脆归入了皇家礼器，成了皇权的象征。既然是礼器，就要做得非常考究，所以它们还是精美的艺术品。今天，矗立在北京古观象台上的清代天文仪器，就经常作为中华传统文明的标志和象征出现在影视、广告及各种媒体中。

中国最早有记载的浑仪可以追溯到西汉时期。浑仪结构有一个不变的传统叫“法象为器”，即按照“天圆地方”的标准，将上半部分做成球笼状嵌套的环圈，象征“天圆”，下半部分是支架和底部为方形的基座，代表“地方”。唐代李淳风创制“浑天黄道仪”时，已是浑仪发展到非常成熟的时期。浑天黄道仪的主体有许多环圈相套的，分三层。中层是可绕极轴转动的赤道环、黄道环和白道环，称“三辰仪”；外层是地平、子午、赤道环，称“六合仪”；内层的环夹有窥管，窥管可以照准待测天体，这一套则称“四游仪”。明英宗朱祁镇写的《观天器铭》：“即器而观，六合外仪，阳经阴纬，方位可稽。中仪三辰，黄赤二道，日月暨星，运行可考。内仪四游，横箫中贯，南北东西，低昂旋转。”把浑仪的三层结构交代得很清楚。

图3 北京古观象台明代浑仪

图4 北京古观象台清代赤道经纬仪

历代都有一些描写浑仪的诗词，举几例如下，宋代刘黻的《赠钟春谷星学》：

五星聚东井，老人现端门。

总是太平象，浑仪妙用存。

岩傅本骑箕，执筑付无言。

一旦寄霖雨，夜梦形至尊。

试问古冯相，此数如何论？

诗是赠给一位精通星学的人的，所以所写内容也都与天文有关。五星聚会、老人星现，都是祥瑞之兆，都与浑仪的观测有关。冯相，是周代的天文官职。

再看晋代潘尼的《长至诗》：

浑仪赋四气，玉衡运招摇。

灵晷修期夕，日南始今朝。

四气指春、夏、秋、冬四季的温、热、凉、寒之气，“浑仪赋四气”，即浑仪驾驭春、夏、秋、冬四季星象的意思。

唐人顾况的《送从兄使新罗》：

六气铜浑转，三光玉律调。

河宫清奉赆，海岳晏来朝。

这里的六气指阴、阳、风、雨、晦、明，三光指日、月、星，正好与浑仪上“三辰仪”的日、月、星三辰对应。有的诗直接就写出了三辰黄道，如：“日行黄道三辰秩，斗转苍龙万象熙”（【宋】洪咨夔《天基圣节锡宴致语口号》），“日月开黄道，乾坤奠浑仪”（【宋】范模《哭赵忠定》）等。

写用浑仪观测的诗也很多，如

“金掌擎秋调玉屑，铜浑窥夜约银钉”（【元】柳贯《次韵伯庸待制上京》）、“问天乞巧看铜仪，再拜双星恨不随”（【宋】朱继芳《和颜长官百咏•贫女》）。浑仪中照准星体位置的部件叫“窥管”，所以诗中会见到“小臣叨下列，持管谬窥天”（【唐】李乂《奉和幸三会寺应制》）、“恩荣不可恃，天道归寸管”（【唐】鲍溶《秋怀五首》），因篇幅所限，不再多举例。

古诗中还经常以“璿玑”、“璇玑”指代浑仪的诗句，如

“爱国书生心更苦，夜占列象候璿玑。”（【宋】洪咨夔《和何特夫见寄》）

“夜窥璇玑落星躔，昼负丹囊踏山水。”（【宋】何梦桂《赠徐霞锦》）

浑仪上的圆环太多，因为互相遮挡，所以有很多观测死角。到元代，天文学家郭守敬将传统浑仪的多重圆环结构大大简化，创立了“简仪”。简仪只保留了原浑仪的赤道部分，而且赤道环被移到南端，避免了视线的遮挡，四游环内的筒式窥管改为用细线照准，大大提高了观测精度。元代姚燧有《简仪铭》，其中写道：“旧仪昆仑，六合包外，经纬纵横，天常袤带，……凡今改为，皆析而异，由能疏明，无窒于视。”说的就是这种简化效果。明代于慎行《简仪赞》：“芒芒元运，莫莫三辰，譬彼辐辏，转于一轮”，明英宗朱祁镇御制《观天器铭》：“简仪之作，爰代玑衡，制约用密，疏朗而精”，也是同一意思。

有时古诗中写到“铜仪”的，不一定是浑仪，如下面这首诗，读者可以猜猜其中的“铜仪”是什么仪器：

兔边分玉树，龙底耀铜仪。会当同鼓吹，不复问官私。（【唐】杨收《咏蛙》）

诗题为《咏蛙》，兔子、玉树和蛙（实际是蟾蜍）都是月亮上的神话形象，那么龙底下的蛙，又“耀铜仪”是个什么形象呢？原来，这是地动仪的形象。宋人苏舜元的《地动聊句》：“丸铜落蟾吻，始异张浑仪”前句也说的是地动仪。

图5 简仪

浑象

浑象的发展与浑仪基本同步，这是一种按照浑天说演示天体东升西落现象的仪器。西汉杨雄在《法言》里记载的“耿中丞象之”，可能是古代最早的浑象记载。除此以外，我国最早有明确记载的浑象是东汉张衡的“浑天仪”，它的主体是一个直径四尺六寸的空心圆球，球面标出黄道、赤道和全天星座等，利用漏壶流水的稳定性，通过齿轮传动装置推动浑象均匀地绕极轴旋转，其速度和方向与真实天球的东升西落完全一样。以后三国的陆绩、隋朝的耿询、宋代的张思训和苏颂等都曾制造过浑象。

唐代诗人骆宾王在路过河南南阳的张衡墓时，曾作过一首《过张平子墓》：

西鄂该通理，南阳擅德音。

玉卮浮藻丽，铜浑积思深。

忽怀今日昔，非复昔时今。

日落丰碑暗，风来古木吟。

惟叹穷泉下，终郁羡鱼心。

“西鄂”四句是说南阳出了一位经天纬地的能人，他发明的浑天仪（诗里叫“铜浑”）到了高妙的境界。后面都是感叹和羡慕之辞。

浑天仪是演示仪器，浑仪是观测仪器，为了避免把二者搞混，后来更常用的一个名字是“浑象”，清代铸造的浑象则另起了一个名字“天体仪”。

宋代王禹偁的《四时和为玉烛诗》：

尧舜钦（敬）天日，羲和（夏代天文官）正历时。铜浑列辰象，玉烛照华夷。真宰（天帝）潜能秉，飞廉（风神）讵可吹？

图6 清代天体仪

单看诗中说的“铜浑”，很难判定它是浑仪还是浑象，但铜浑上“列辰象”，说明它是浑象无疑。

唐代崔损的《北斗赋》：“铜浑作式，未央取则，其变可考，其动可测。”这里的铜浑也分明指的是浑象。

宋人陈杰的《送彭莱山谈星》：

“古来观星观用星，闲剧灾祥一羽轻。浑仪图上无人会，两曜五行四余外。”“浑仪图”是什么？不是浑仪，而是浑象。这东西猛看像浑仪，但上面有很多星象图，所以叫“浑仪图”。两曜指日、月，五行是五大行星，四余是罗睺、计都、月孛、紫炁四个假想天体。

元曲《西厢记》中有台词“错综周天数，列布浑天仪。千古万穷秘，神仙不测机。”是不是也是描写浑天仪的？看上下文原来不是，这里是形容围棋，两人对弈正酣时，棋子在棋盘上“星罗棋布”，看似好像浑天仪上分布的星象，所以剧作家有这样的联想。

因为天文仪器是皇家礼器，所以历代宫廷诗赋中有专门歌咏描述天文仪器的传统，以铺陈描写、歌功颂德为主。这些诗赋不太为文学史家所注意，但却是天文史家的宝库，比如晋陆机的《漏刻赋》、东晋孙绰《漏刻铭》、元代姚燧的《简仪铭》《仰仪铭》、杨桓的《浑象铭》《玲珑仪铭》《高表铭》、于慎行的《简仪赞》、张一桂的《简仪赞》，以及明英宗的《观天器铭》、清梅文鼎的《拟璇玑玉衡赋》等等。像杨桓的《玲珑仪铭》，是目前研究玲珑仪结构的唯一史料，玲珑仪的复制、争议都围绕着这一篇诗作进行。因篇幅限制，这里不多引用，我们只来欣赏杨桓《浑象铭》中最生动的几句：

度数棋布，星次珠辉。道分黄赤，拟议玄规。两极低昂，中主璇玑。匮方象地，极枢以维。……日月交错，五行进退。造化无穷，不出户内。

写出了浑象的结构、运行和表现：圆球上有星座、黄道、赤道，两极倾斜，与浑天倾斜的方向一致，下半部是方形的箱子，包住了地平线下的半球，这样，人们不必出屋就可以观看各种天体的东升西落等运行了。

（责任编辑 张恩红）