在中國天文學發(fā)展史上，帝堯是一個標志性人物。《尚書?堯典》中記載：帝堯命羲和欽若昊天，歷象日月星辰，敬授人時。
    命羲仲、羲叔、和仲、和叔于四方的四個地點分掌四仲中星、舉行相關(guān)的祭日儀式并觀察相應季節(jié)的民事活動和鳥獸物候。帝堯確立“三百有六旬有六日、以閏月定四時成歲”的歷法。
    《尚書?堯典》記載的天文學標志著中國文明獨有的天文學體系已經(jīng)誕生。天文觀測和歷法的制定由統(tǒng)治者安排專門的職官掌握，以崇敬的態(tài)度觀測天象，根據(jù)日月星辰制定歷法，向人民授時以順天時之變。一年分為四季，歷法采用陰陽合歷，以閏月調(diào)整季節(jié)和月份之間的關(guān)系。將赤道附近恒星的黃昏南中與季節(jié)對應起來。
    時間上的春、夏、秋、冬四季分別與空間上的東、南、西、北四方相對應，這是后來五行化的宇宙觀的濫觴。
    雖然近代以來通過歲差計算四仲中星觀測年代的學者多數(shù)認為四仲中星的觀測年代不會早到帝堯時代，但是因為這一段清楚地記載在《尚書?堯典》中，天文史學界和歷史學界還是將此段內(nèi)容作為帝堯時代的天文學的記載。
    陶寺觀象臺的發(fā)現(xiàn)證明，帝堯時代不僅進行了天文觀測，而且還建造了大型的觀象設施。陶寺圭表的確認進一步證明，帝堯時代同時進行了多種天文觀測。但是，由此也出現(xiàn)這樣一個問題：陶寺考古發(fā)現(xiàn)的天文遺跡似乎與《堯典》記載的天文活動有所不同?！秷虻洹凡⑽从涊d帝堯建造觀象臺觀測日出方位，也未記載帝堯觀測正午日影，對于具體的天文觀測，只是記載在四個方位的地點觀測四仲中星。那么，《堯典》中記載的天文歷法與陶寺發(fā)現(xiàn)的天文遺跡之間是否有聯(lián)系呢？沒有人認真追問過《堯典》中的“三百有六旬有六日”的歷法與觀測四仲中星之間的關(guān)系，但是通常認為觀測四仲中星是為了確定季節(jié)，準確地說是確定二分二至日，由此暗含的觀點是觀測四仲中星可以得到二分二至進而得到“三百有六旬有六日”的回歸年長度。
    實際上，觀測四仲中星不能確定準確的二分二至日，由此也無法得到比較準確的回歸年長度。首先，如果嚴格依靠觀測昏中星來確定季節(jié)，要對昏有個明確的定義。現(xiàn)在天文學以日入地平6°為民用昏影終的標準，中國古代用日入二刻半的標準。但是我們從經(jīng)驗知道，黃昏時剛開始能看見星的時刻是一個很難界定的時刻，并且不同亮度的恒星能夠被觀測到的情況不同。觀測時間差15分鐘就與正南方偏差3至4度。因此古人在實際應用中無法用一個統(tǒng)一的現(xiàn)代天文學意義上的昏的標準來觀測中天的星進而確定準確的節(jié)氣，并推出一年的日數(shù)。
    第二，退一步說，即使可以用一個天文學上統(tǒng)一的昏的定義――例如太陽低于地平6°，因為恒星在天上不是連續(xù)的，所以很難保證在特定節(jié)氣日期、昏的時刻、正南方子午線上有一顆明亮的恒星。
    雖然現(xiàn)代天文學利用歲差原理可以計算出某一顆星在某個特殊季節(jié)正好在日落地平6°時出現(xiàn)在正南方子午線上的年代，但是反過來，在古代不可能用這樣的方法來確定嚴格的節(jié)氣日。實際上，中國后世歷法中給出的嚴格意義上的昏旦中星并非具體的恒星，而是計算得到的某宿多少度，類似于現(xiàn)代天文學的黃經(jīng)或赤經(jīng)的度數(shù)。如東漢四分歷中，給出的冬至昏中星是“奎六弱”，意思是奎宿5度十二分之十一分度，也就是奎宿5.90625度的位置，該位置并沒有恒星。
    第三，即使假設在帝堯時代在二分二至日嚴格的昏的時刻在南方子午線上都恰好有一顆明亮的恒星，也還存在這樣一個問題：二分二至的概念在天文學發(fā)展的歷程中不可能通過觀測昏中星確定。中星可以和寒暑物候變化相關(guān)聯(lián)，早期的人們通過長期觀測會注意到當某個星象黃昏時出現(xiàn)在正南方天空的時候，天開始轉(zhuǎn)暖，而另一星象出現(xiàn)的時候，天開始轉(zhuǎn)冷。
    但是僅僅依靠觀測中星不能建立起冬至和夏至的概念。在中國這種大陸性季風氣候條件下，多年平均最冷的月份不是在冬至所在的月份，而是要推遲一個月左右，同樣最熱的月份也較夏至所在的月份推遲一個月左右。如果僅僅是觀測中星和寒暑的變化，不可能建立起真正的冬至、夏至的觀念。
    只有通過觀測太陽的南北變化才能確定二分二至。所以，《堯典》觀測四仲中星所在的二分二至日只能通過觀測太陽得到，“三百有六旬有六日，以閏月定四時成歲”的歷法也是通過觀測太陽和月亮建立起來的。當時如何觀測太陽和月亮，《堯典》中只是簡單的“歷象日月星辰”六個字，沒有具體記載。陶寺觀象臺和圭表揭示了其中的奧秘。
    陶寺觀象臺共有12條觀測縫，柱縫系統(tǒng)把一年分為20個季節(jié)，從如此細致的劃分可以推斷，當時對于日出從一條縫到下一條縫之間的時間間隔會有清楚的認識。
    經(jīng)過如此長期反復的觀測日出，就能得到比較準確的回歸年長度，并逐漸形成簡單的推步歷法，推定二分二至日。這是《堯典》中“三百有六旬有六日”的一個來源。
    除了陶寺觀象臺遺址，陶寺還出土了另一種重要的天文儀器，就是圭表。陶寺的圭表是由一根漆桿和另一根紅色的桿子組合而成，二者出土于不同的墓中。漆桿出土于陶寺中期的王級大墓IM22中，被漆成紅、綠、黑三種顏色的多段色帶，在測影時可作為圭尺使用。漆桿上與夏至影長相應的地方有一個特別的標記，應該是用來測量夏至影長的。該墓還出土了一塊玉琮，可以在測影時作為游標使用，此外還出土一塊帶有一小穿孔的玉戚，推測在測影時作為景符使用。作為立表的桿子出土于陶寺早期王族墓地的一座中型墓M2200中，其長度與陶寺時期的尺寸和古文獻中記載的八尺表長正相吻合。雖然漆桿與木表不是同一時期的器物，但這二者的存在暗示陶寺時期有了圭表測影。漆桿上夏至日位置的特殊標記表明當時對夏至的觀測非常重視。通過這樣多年反復的觀測可以得到一個回歸年的平均長度。圭表測影也是中國后世確定回歸年長度的傳統(tǒng)方法。
    因此，《尚書?堯典》中的“三百有六旬有六日”的回歸年長度是通過陶寺觀象臺觀測日出方位和圭表測量正午日影兩種方法共同得到的。
    《堯典》中的“以閏月定四時成歲”表明當時歷法是陰陽合歷，以朔望月為月。
    陶寺觀象臺最南端的1號縫不能用于觀測日出，計算表明它恰好可以用來觀測月亮升起的最南點，即”月南至“，月亮在這個點升起并不容易觀察到，在陶寺時代，大約每個18.6年的周期中只有一年有多次看到的機會。能夠確定這個點，表明當時對月亮已經(jīng)進行了長期細致的觀察，因此陶寺人把朔望月作為歷法中的一個時間單位是符合當時天文學發(fā)展狀況的。
    觀測中星不能用來準確地確定季節(jié)，那么為什么要觀測和記載中星呢？其實這更多的是一種“月令”式的記載，是古人對自然之間聯(lián)系的一種認識。古人通過長期的觀測會認識到，到了某一季節(jié)，天空會出現(xiàn)什么樣的星象，植物和動物會發(fā)生什么樣的變化，人應該從事什么樣的活動，古人認為這些現(xiàn)象是有機聯(lián)系在一起的，從《夏小正》到秦漢之際的各種月令都是這樣記載。中星的觀測不需要特殊的儀器，很難留下遺跡。
    由此我們看到，《尚書?堯典》記載的天文學只是當時的一個側(cè)面，陶寺觀象臺和陶寺圭表展示出的是《堯典》所不曾記載的另一個側(cè)面。這并非兩種不同的天文學，而是恰恰相反，《堯典》中沒有明確記載的觀測方法正好由陶寺觀象臺和圭表展示出來了。因此可以說，考古發(fā)現(xiàn)與文獻記載互補，揭示了帝堯時代中國天文學的全貌。（作者系中國科學院自然科學史研究所研究員）徐鳳先