立杆测宇宙

引子

大家好，从今天开始，我们讲宇宙和日晷的故事。

宇宙一词的本意，古代是指房屋的屋檐和栋梁，逐渐发展为“上下四方曰宇，往古来今曰宙”，表示空间和时间的概念，庄子最早将宇宙二字连起来使用，成为中国古典哲学领域的关键词。广义的宇宙表示无所不包的世界，对应于西方的cosmos和universe；狭义的宇宙表示时空，对应于西方的spacetime。我们这里讲的是狭义宇宙，即空间和时间的科学概念，以及它们和日晷的故事。

不知大家注意到没有，时空翻译成英文是spacetime，表示空间的space在前，表示时间的time在后，刚好和时空的语义顺序相反。实际上，无论是东方还是西方，人们首先认识的是空间概念，然后才逐渐深入地认识时间。不知是为了押韵，还是有别的意味，亦或纯粹出于偶然，时空一词成了狭义宇宙的别称。我们在此不做过多的讨论，时空就是宇宙，宇宙就是时空。

现在，让我们闭上眼睛，试想一下，在文字产生以前，在农业起源以前，在那个还是蒙昧混沌的时代，人们日出而作，日落而息，为了填饱肚子而四处奔走，用尽心机。据考古研究，原始社会人类的平均寿命只有15岁，夏商时期18岁，秦汉时期20岁，在经济发达的唐宋时期，人类的平均寿命也才只有30岁。我们现在知道的古巴比伦文明、古埃及文明、古印度文明、中华文明，灿烂的红山文化、仰韶文化、良渚文化、龙山文化等古代文明，都是平均年龄18岁左右的远古人类创造的。而对于万年以前，农业尚未起源，还是狩猎采摘赖以生存的时代，少年人类面对着日出日落，斗转星移的自然现象，是怎样开辟鸿蒙，规划天地，掌握命运，成为宇宙主人的呢？

《西游记》中菩提祖师曾经问孙悟空，“你到洞中多少时日了？”孙悟空回答，“弟子不知年月，只记得山桃熟了七次，被我饱饱吃了七回了！”人类起初也和顽猴一样，不知道年月，没有历法，只是掰着手指头从1数到10，或者掐着手指头，从1数到12，或者用绳子打结，或者在地上画线，记录最基本的数字。太阳升起一次就是一天，月亮圆满一次就是一月，果实成熟一次就是一年。在天寒地冻的日子里，人们不想被冻死，也不想被饿死，所以在有东西吃的时候尽量多采集一些，多储存一些，留以度过漫漫寒冬。远方的果实会不会更多？远方有多远呢？冬天有多长呢？应该储存多少食物呢？为了活下来，人们必须扩大活动范围，掌握地理空间，获取更多资源，必须准确地预测时间，合理支配，精打细算。

率先觉醒于天地之间的是，繁衍生息在这片后来被称作中华大地上的人。生活在黄河长江流域的中国先民，注意到自己身体的影子和太阳有关系，太阳低，影子长，太阳高，影子短。身影在一天之中会改变方向，在一年之中会改变长短，影子变短时春暖花开，食物充足，影子变长时草木凋零，饥寒难耐。冬天到了，春天还会远吗？春天到底什么时候能来？于是，终于有人模拟自己的身体，在平地上立起一根八尺高的木杆，日复一日地观察影子的长短，并在地上画线记录影子的改变，探究空间和时间的奥秘。立杆测影是人类历史上科学的开端，这根直立的木杆叫做表，表杆的日影叫做晷，地面上画的晷影的刻度线叫做圭。利用太阳影子测量时空的科学仪器在历史上有很多名称，例如：中、表、槷表、圭表、圭臬、日晷、晷仪等。考古资料显示，中国人立杆测影至少有八千年连绵不断的辉煌历史。

中国社会科学院考古研究所冯时教授在《文明以止》一书中满怀崇敬地写道，“事实上，表作为一种最原始的天文仪器，它的利用不仅是古代空间与时间体系创立的基础，而且毫无疑问是使空间与时间概念得以精确化与科学化的革命。因此，表的发明对于人类文明与科学的进步而言，其意义是怎样评价也不过分的。”

由于“表”已经是现代各种仪表的统称，我们特别使用表示太阳影子的“日晷”一词，来称呼所有“立杆测影”相关的科学仪器。从今天开始，我们就尝试讲宇宙时空探索和日晷立杆测影的故事。