在中國(guó)天文學(xué)發(fā)展史上，帝堯是一個(gè)標(biāo)志性人物?！渡袝?堯典》中記載：帝堯命羲和欽若昊天，歷象日月星辰，敬授人時(shí)。
    命羲仲、羲叔、和仲、和叔于四方的四個(gè)地點(diǎn)分掌四仲中星、舉行相關(guān)的祭日儀式并觀察相應(yīng)季節(jié)的民事活動(dòng)和鳥獸物候。帝堯確立“三百有六旬有六日、以閏月定四時(shí)成歲”的歷法。
    《尚書?堯典》記載的天文學(xué)標(biāo)志著中國(guó)文明獨(dú)有的天文學(xué)體系已經(jīng)誕生。天文觀測(cè)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(cè)天象，根據(jù)日月星辰制定歷法，向人民授時(shí)以順天時(shí)之變。一年分為四季，歷法采用陰陽(yáng)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(duì)應(yīng)起來。
    時(shí)間上的春、夏、秋、冬四季分別與空間上的東、南、西、北四方相對(duì)應(yīng)，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(jì)算四仲中星觀測(cè)年代的學(xué)者多數(shù)認(rèn)為四仲中星的觀測(cè)年代不會(huì)早到帝堯時(shí)代，但是因?yàn)檫@一段清楚地記載在《尚書?堯典》中，天文史學(xué)界和歷史學(xué)界還是將此段內(nèi)容作為帝堯時(shí)代的天文學(xué)的記載。
    陶寺觀象臺(tái)的發(fā)現(xiàn)證明，帝堯時(shí)代不僅進(jìn)行了天文觀測(cè)，而且還建造了大型的觀象設(shè)施。陶寺圭表的確認(rèn)進(jìn)一步證明，帝堯時(shí)代同時(shí)進(jìn)行了多種天文觀測(cè)。但是，由此也出現(xiàn)這樣一個(gè)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(dòng)有所不同?！秷虻洹凡⑽从涊d帝堯建造觀象臺(tái)觀測(cè)日出方位，也未記載帝堯觀測(cè)正午日影，對(duì)于具體的天文觀測(cè)，只是記載在四個(gè)方位的地點(diǎn)觀測(cè)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(rèn)真追問過《堯典》中的“三百有六旬有六日”的歷法與觀測(cè)四仲中星之間的關(guān)系，但是通常認(rèn)為觀測(cè)四仲中星是為了確定季節(jié)，準(zhǔn)確地說是確定二分二至日，由此暗含的觀點(diǎn)是觀測(cè)四仲中星可以得到二分二至進(jìn)而得到“三百有六旬有六日”的回歸年長(zhǎng)度。
    實(shí)際上，觀測(cè)四仲中星不能確定準(zhǔn)確的二分二至日，由此也無法得到比較準(zhǔn)確的回歸年長(zhǎng)度。首先，如果嚴(yán)格依靠觀測(cè)昏中星來確定季節(jié)，要對(duì)昏有個(gè)明確的定義?，F(xiàn)在天文學(xué)以日入地平6°為民用昏影終的標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)古代用日入二刻半的標(biāo)準(zhǔn)。但是我們從經(jīng)驗(yàn)知道，黃昏時(shí)剛開始能看見星的時(shí)刻是一個(gè)很難界定的時(shí)刻，并且不同亮度的恒星能夠被觀測(cè)到的情況不同。觀測(cè)時(shí)間差15分鐘就與正南方偏差3至4度。因此古人在實(shí)際應(yīng)用中無法用一個(gè)統(tǒng)一的現(xiàn)代天文學(xué)意義上的昏的標(biāo)準(zhǔn)來觀測(cè)中天的星進(jìn)而確定準(zhǔn)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(gè)天文學(xué)上統(tǒng)一的昏的定義――例如太陽(yáng)低于地平6°，因?yàn)楹阈窃谔焐喜皇沁B續(xù)的，所以很難保證在特定節(jié)氣日期、昏的時(shí)刻、正南方子午線上有一顆明亮的恒星。
    雖然現(xiàn)代天文學(xué)利用歲差原理可以計(jì)算出某一顆星在某個(gè)特殊季節(jié)正好在日落地平6°時(shí)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(yán)格的節(jié)氣日。實(shí)際上，中國(guó)后世歷法中給出的嚴(yán)格意義上的昏旦中星并非具體的恒星，而是計(jì)算得到的某宿多少度，類似于現(xiàn)代天文學(xué)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(shè)在帝堯時(shí)代在二分二至日嚴(yán)格的昏的時(shí)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(gè)問題：二分二至的概念在天文學(xué)發(fā)展的歷程中不可能通過觀測(cè)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(zhǎng)期觀測(cè)會(huì)注意到當(dāng)某個(gè)星象黃昏時(shí)出現(xiàn)在正南方天空的時(shí)候，天開始轉(zhuǎn)暖，而另一星象出現(xiàn)的時(shí)候，天開始轉(zhuǎn)冷。
    但是僅僅依靠觀測(cè)中星不能建立起冬至和夏至的概念。在中國(guó)這種大陸性季風(fēng)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(gè)月左右，同樣最熱的月份也較夏至所在的月份推遲一個(gè)月左右。如果僅僅是觀測(cè)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(cè)太陽(yáng)的南北變化才能確定二分二至。所以，《堯典》觀測(cè)四仲中星所在的二分二至日只能通過觀測(cè)太陽(yáng)得到，“三百有六旬有六日，以閏月定四時(shí)成歲”的歷法也是通過觀測(cè)太陽(yáng)和月亮建立起來的。當(dāng)時(shí)如何觀測(cè)太陽(yáng)和月亮，《堯典》中只是簡(jiǎn)單的“歷象日月星辰”六個(gè)字，沒有具體記載。陶寺觀象臺(tái)和圭表揭示了其中的奧秘。
    陶寺觀象臺(tái)共有12條觀測(cè)縫，柱縫系統(tǒng)把一年分為20個(gè)季節(jié)，從如此細(xì)致的劃分可以推斷，當(dāng)時(shí)對(duì)于日出從一條縫到下一條縫之間的時(shí)間間隔會(huì)有清楚的認(rèn)識(shí)。
    經(jīng)過如此長(zhǎng)期反復(fù)的觀測(cè)日出，就能得到比較準(zhǔn)確的回歸年長(zhǎng)度，并逐漸形成簡(jiǎn)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(gè)來源。
    除了陶寺觀象臺(tái)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(jí)大墓IM22中，被漆成紅、綠、黑三種顏色的多段色帶，在測(cè)影時(shí)可作為圭尺使用。漆桿上與夏至影長(zhǎng)相應(yīng)的地方有一個(gè)特別的標(biāo)記，應(yīng)該是用來測(cè)量夏至影長(zhǎng)的。該墓還出土了一塊玉琮，可以在測(cè)影時(shí)作為游標(biāo)使用，此外還出土一塊帶有一小穿孔的玉戚，推測(cè)在測(cè)影時(shí)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(zhǎng)度與陶寺時(shí)期的尺寸和古文獻(xiàn)中記載的八尺表長(zhǎng)正相吻合。雖然漆桿與木表不是同一時(shí)期的器物，但這二者的存在暗示陶寺時(shí)期有了圭表測(cè)影。漆桿上夏至日位置的特殊標(biāo)記表明當(dāng)時(shí)對(duì)夏至的觀測(cè)非常重視。通過這樣多年反復(fù)的觀測(cè)可以得到一個(gè)回歸年的平均長(zhǎng)度。圭表測(cè)影也是中國(guó)后世確定回歸年長(zhǎng)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(zhǎng)度是通過陶寺觀象臺(tái)觀測(cè)日出方位和圭表測(cè)量正午日影兩種方法共同得到的。
    《堯典》中的“以閏月定四時(shí)成歲”表明當(dāng)時(shí)歷法是陰陽(yáng)合歷，以朔望月為月。
    陶寺觀象臺(tái)最南端的1號(hào)縫不能用于觀測(cè)日出，計(jì)算表明它恰好可以用來觀測(cè)月亮升起的最南點(diǎn)，即”月南至“，月亮在這個(gè)點(diǎn)升起并不容易觀察到，在陶寺時(shí)代，大約每個(gè)18.6年的周期中只有一年有多次看到的機(jī)會(huì)。能夠確定這個(gè)點(diǎn)，表明當(dāng)時(shí)對(duì)月亮已經(jīng)進(jìn)行了長(zhǎng)期細(xì)致的觀察，因此陶寺人把朔望月作為歷法中的一個(gè)時(shí)間單位是符合當(dāng)時(shí)天文學(xué)發(fā)展?fàn)顩r的。
    觀測(cè)中星不能用來準(zhǔn)確地確定季節(jié)，那么為什么要觀測(cè)和記載中星呢？其實(shí)這更多的是一種“月令”式的記載，是古人對(duì)自然之間聯(lián)系的一種認(rèn)識(shí)。古人通過長(zhǎng)期的觀測(cè)會(huì)認(rèn)識(shí)到，到了某一季節(jié)，天空會(huì)出現(xiàn)什么樣的星象，植物和動(dòng)物會(huì)發(fā)生什么樣的變化，人應(yīng)該從事什么樣的活動(dòng)，古人認(rèn)為這些現(xiàn)象是有機(jī)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(cè)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(xué)只是當(dāng)時(shí)的一個(gè)側(cè)面，陶寺觀象臺(tái)和陶寺圭表展示出的是《堯典》所不曾記載的另一個(gè)側(cè)面。這并非兩種不同的天文學(xué)，而是恰恰相反，《堯典》中沒有明確記載的觀測(cè)方法正好由陶寺觀象臺(tái)和圭表展示出來了。因此可以說，考古發(fā)現(xiàn)與文獻(xiàn)記載互補(bǔ)，揭示了帝堯時(shí)代中國(guó)天文學(xué)的全貌。（作者系中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)史研究所研究員）徐鳳先