趙大明

日晷的起源

到底是誰發(fā)明了日晷？這其實是一個偽命題，也不可能有標準答案。因為從“立竿見影”這一自然現(xiàn)象到“立竿測影”度量時間，應該是一個自然的發(fā)現(xiàn)過程，而不是某個聰明人在某天早晨日出時靈機一動的發(fā)明。根據(jù)這種測時原理和方法做出一個可以稱之為儀器的工具或裝置，當然屬于發(fā)明創(chuàng)造，但也不會是某個人短時間內(nèi)獨自完成的。

古人能夠在惡劣的自然環(huán)境中生存下來，能不斷制作出各種各樣的生產(chǎn)生活工具以及驚艷后世的藝術品，也一定會逐漸掌握利用日影來計算時間的方法和技巧，并制作出相應的器具，即使他們當時尚不懂得現(xiàn)代科學意義上的天文學和幾何學。日晷的發(fā)明和使用對人類來說不是偶然的，是一定發(fā)展階段的必然產(chǎn)物。當然，日晷的發(fā)展演變，從雛形到成熟，從初級到高級，從簡單到復雜，從粗略到精確，由于受到制作材料、加工技術和知識水平的制約，經(jīng)歷了比較漫長的過程。

根據(jù)古代文獻記載可以得知，在日晷等計時工具問世之前，人們計量時間的主要方法之一是觀象授時，即通過對日月星辰的觀測來制定歷法、計算時間。對那時的人們來說，天就代表著時間，包括年度、季節(jié)、節(jié)氣、月份、日、時等，這一點從漢字日、月、天、時等字的多重字義上即可體現(xiàn)。

觀象授時的局限性顯而易見，它更多的作用體現(xiàn)在對一年中季節(jié)、節(jié)氣和月份的劃分。由于沒有合適的參照物、標記物和比較精準的計量方法，對一日之內(nèi)時間的劃分只能是籠統(tǒng)、粗略的，如早、午、晨、昏等。

古人在長期的觀象授時實踐中，特別是通過對太陽的不斷觀測，逐步總結出太陽的運行規(guī)律，以及太陽的投影與地面物體的位置關系，在此基礎上發(fā)明了日晷。

這里所說的對太陽運行規(guī)律的總結，實際上就是古代天文學的進步成就。因此，在各個門類的基礎學科中，天文學是人類最早形成的學科。

日晷是如何發(fā)明的

前文說到，日晷產(chǎn)生的過程可以簡單概括為“從立竿見影到立竿測影”。眾所周知，太陽東升西落，周而復始，在陽光的照射下，地面上任何物體都會產(chǎn)生陰影，而固定物體陰影的位置會隨著時間的推移（即地球方位相對于太陽的改變）而規(guī)律變化。這種日復一日、年復一年的現(xiàn)象不可能不引起古人的注意。事實上，最初引起古人注意的很可能不是一根直立的竿子及影子，而是人體自身的影子，是“顧影自憐”的另一番心得。一棵枯樹旁邊恰好有幾塊石頭，樹影落在不同的石頭上就可以表現(xiàn)不同的時間。這已經(jīng)是一個原始形態(tài)的地平式日晷了。

慢慢地、一點點地調(diào)整石塊的位置，或者在地面上劃出一些標記，使樹干的投影能夠?qū)乇憩F(xiàn)不同的時間點（時刻），找到其中的某些規(guī)律，這肯定需要一個過程。但是，這個探索、求證的過程不會很長，不需要高度發(fā)達的幾何學基礎，因為這完全可以通過實測、實證的方法，來逆向地獲得某些參數(shù)。甚至根本不需要求得這些參數(shù)，更不需要知道關于這些參數(shù)的復雜計算公式，僅僅獲得實際使用效果即已足矣。況且，日晷的許多設計參數(shù)，由于地理位置的不同，往往是不同的，古人們即使獲得了一些參數(shù)也不具備“放之四海而皆準”的簡單復制意義，在任何地點制作日晷大都需要通過實測的方法最后完成。

最初的日晷

理論上說，任何一個日影的位置都可以代表一定的時間，關鍵是如何度量這個不斷變化的位置。“表”加上“圭”就很好地解決了這個問題。也就是說，發(fā)現(xiàn)了所謂“表”的功能的那一天，距離制作出一個日晷的日子就不遠了。

既有表，在表下做出一些標記或添加一個圭不僅是十分自然、順理成章的，也是十分重要的。接下來，把條狀的圭加寬，變成盤狀，甚至不需要做出一個盤，只需多標示出幾個標志點或線，一個初級形態(tài)的地平式日晷就已經(jīng)完成了。

從世界各地各個時期日晷類型的沿革歷史看，唯有地平式（立針）日晷是各個文明主體共有的日晷類型，其他類型的日晷則可以看作是在地平式（立針）日晷的基礎上衍化而來。這也說明，在“立竿見影”的基礎上，地平式（立針）日晷的計時方法是最容易直觀發(fā)現(xiàn)的，也是比較容易掌握的。因此，古代世界各地（包括中國在內(nèi)）最初的日晷也一定都是地平式（立針）日晷。

中國目前可見的關于日晷的最早文獻記載是《隋書·天文志》，其中提到，星象家袁充（544—618年）在任鄜州（今陜西富縣）司馬時，于隋開皇十四年（594年）曾發(fā)明“短影平儀”。這應該是一個地平式日晷，但筆者并不認為這就是中國最早的地平式日晷，而不過是可見的最早的史料。地平式日晷的出現(xiàn)年代應比它早很多。但這也證明了一點，中國地平式日晷的出現(xiàn)年代應早于其他日晷。

另外一種最初的日晷類型可能是投射（透射）式日晷，即直接利用日光（而不是日影）來測定時間的日晷。用日光測定時間的難點在于適合的參照物。投射（透射）式日晷是在陽光下人為地添加一套便于度量的參照系統(tǒng)，通過對一部分陽光的遮擋，觀測透過的陽光來判定和劃分時間。當然，它的測時精度很難保證。

事實上，由于受到各種各樣的條件制約，特別是受到肉眼所觀的日影銳度不高（邊緣不夠清晰）的影響，即使讓現(xiàn)代人運用準確的數(shù)學計算、畫法幾何，甚至是數(shù)字識別技術，采用最先進的加工方法，也難制作出一具與理論數(shù)值絕對相符的日晷。

早期日晷遺存

如果暫以“具有晷針及標有刻度的晷面”作為日晷構成的典型條件來說，全世界迄今為止發(fā)現(xiàn)的早期日晷實物寥寥無幾，盡管在各種文獻資料中屢屢提及。

網(wǎng)上多見一種說法：“世界上最早的日晷誕生于6000年前的古巴比倫王國?！边@個說法本身就像大多數(shù)網(wǎng)絡傳言一樣太不靠譜，因為古巴比倫王國的歷史也不過距今5000年左右。

在世界范圍內(nèi)，目前比較確切的早期日晷考古實物發(fā)現(xiàn)（遺存）主要有以下幾宗：德國柏林的國家博物館保存著一件出自公元前 1500年古埃及的日晷（殘石）。2011年，在烏克蘭發(fā)掘出土了一塊可能制于公元前13世紀（距今3400多年）、具有日晷特征的石板。據(jù)考古學家考證，該石板可能是世界上現(xiàn)存的最古老的日晷之一。2013年，瑞士巴塞爾大學研究人員在埃及東部埋葬古埃及新王國時期法老與貴族的帝王谷發(fā)掘出一件距今3300余年的日晷。18世紀時，意大利曾發(fā)現(xiàn)4件古代日晷，經(jīng)考古專家鑒別，均制作于9世紀，其中一件出自埃及。

中國國內(nèi)現(xiàn)存最早、最完整的古代日晷實物是1897年出土于內(nèi)蒙古托克托城的漢代日晷，原為清末藏石家端方所藏，目前為中國國家博物館館藏特級文物。另有一件于1932年在洛陽金村出土的同類日晷，后被來華的加拿大傳教士懷特收藏，現(xiàn)為加拿大安大略皇家博物館所藏。還有一件是出土于山西右玉的日晷殘石，但可以看出形制與前兩個基本一致。

這些（疑似）日晷的定性和用法等在專家那里尚存爭議，莫衷一是。一種觀點根本否定了其日晷屬性，認為這僅是用來根據(jù)日影測定方向的“晷儀”，不能稱之為“日晷”；另一種觀點認為這是單面的赤道式日晷，因為它的時刻線是等分的；還有一種觀點認為它只是用來測定“日出、正午、日入”時刻的，是漏壺的“校準器”；只有極少數(shù)學者認為這是地平式日晷。此外，還有學者懷疑后兩者是托克托城漢代日晷的仿品。

以筆者之見，托克托出土的這個寶貝無疑是地平式（立針）日晷。內(nèi)蒙古托克托、洛陽金村、山西右玉，遙距千里，緯度懸差，但日晷形制相同，這不是什么后人所仿，而說明這種設計比較巧妙的“通用型”日晷在當時已流行各地。

日晷到哪里去了

日晷的歷史長達數(shù)千年之久，數(shù)量也應不在少數(shù)。按說，比起陶器、瓷器、玉器等古代文物，日晷（通常都是石制的）應該更容易留存下來，但為什么如此罕見呢？

日晷到哪里去了？這似乎是一個謎。如果僅僅是古代墓葬中罕見日晷，還可以這樣解釋：古人認為死人是不需要知道時間的，所以陪葬品中不必加入日晷，況且地底下也見不到太陽。但為什么古代生活遺址中也罕有日晷出土呢？

一個可能合理的解釋是：古代的日晷大多不是一個器具、物件，而是一套相互關聯(lián)的建筑結構或裝置。這些結構或裝置在作為遺存呈現(xiàn)在我們面前時，可能已經(jīng)面目全非，使我們無法把它們當作一個日晷來考量。

有報道說，1985年，考古學家在美國伊利諾伊州西南部的一條河谷中修復了一座巨大的古代印第安人日晷，一個由40棵6米高的杉樹干圍成的直徑136米的圓圈。據(jù)考證，900—1100年居住在這一帶的克赫克雅印第安人就是用它來分辨夏至、冬至、春分、秋分，確定紀年中的重要日期的。報道稱，實際上這座古代遺址早在1961年就被發(fā)現(xiàn)了，但當時考古學家們看到的只是一些放置樹干的深坑，后來才認識到那是古代日晷遺跡。

古埃及和古希臘、古羅馬的公共廣場上都建有一座座高聳的方尖碑，神秘的瑪雅古城也到處可見一排排石柱，這些石碑或石柱的影子，與地面某些建筑飾物的位置關系，已經(jīng)具備了某種日晷的功能。

在沒有鐘表的漫長歲月里，在無數(shù)個艷陽普照、光影變幻的日子里，聰明的古人不可能對此熟視無睹，特別是對天文學高度發(fā)達的瑪雅文明來說。這只能解釋為，那些碑、柱原本就是當作公共日晷來修建的。

位于英格蘭南部的史前遺跡巨石陣，充滿了魔幻色彩，關于它的用途眾說紛紜，是否具有日晷功能也是爭議的焦點之一，尚待考證定論。

與巨石陣形態(tài)頗為相似的是發(fā)現(xiàn)于山西襄汾陶寺文化遺址的所謂“古觀象臺”。經(jīng)考古人員對在原址上復制的模型進行模擬實測證明，它能夠測定“兩分”“兩至”等20個節(jié)氣。

經(jīng)科學考證，陶寺文化的絕對年代為公元前2300年至公元前1900年，相當于夏及先夏的上古時期。其遺址上大型日晷的發(fā)現(xiàn)，意義不在于比巨石陣又早了幾百年，而在于它的存在把中國日晷的起源年代提前到了合理的時期，即與圭表基本同步或稍晚的時期，即使你不認可圭表也是日晷的一種。這一點，從陶寺遺址同時還出土了大型圭表也足以佐證。

對“古代日晷往往不是一件器物”這個論斷還有一個有趣的佐證。古羅馬著名的喜劇作家、詩人普勞圖斯（Plautus，公元前250—前185年）曾在他的一首詩中寫道：“城里到處都是這些討厭的日晷。”當然，詩人是因為日晷“把我的時間分割成可憐的碎片”才抱怨的，但他無意中告訴了我們，日晷通常是建在街上或公共場所的。類似這樣的文學記錄，在古希臘、古羅馬的文學作品中屢見不鮮，也包括《圣經(jīng)》。

（未完待續(xù)）