曾经辉煌的天文重器：玉衡璇玑

何以“玉衡璇玑”，对今人来说似乎是个谜题，也是个迷案；但本来其见于诸多典籍，记载十分明了，只不过是有些简略而已;从汉代起人们对之理解各异；包括太史公司马迁，他认为“玉衡璇玑”就是指北斗七星。

 

一、 典籍记载之梳理

（一） 北斗七星中的“玉衡”“璇”“玑”

1、《晋书·天文志上》：“魁第一星曰天枢，二曰琁，三曰玑，四曰权，五曰玉衡，六曰开阳，七曰摇光”。 “魁四星为琁玑，杓三星为玉衡。”

2、《楚辞·王逸》：“谣吟兮中壄，上察兮璇玑。” 洪兴祖 补注：“北斗魁四星为璇玑。”

 

（ 二） 古代之天文重器：玉衡璇玑

1、《尚书·舜典》：“舜让于德, 弗嗣。正月上日, 受终于文祖。在璿玑玉衡，以齐七政。” 孔传：“玑，衡，王者正天文之器。可运转者。” 孔颖达疏引、蔡邕曰：“玉衡长八尺，孔径一寸，下端望之以视星辰。盖悬玑以象天而衡望之。”

2、《史记·五帝本纪》：“於是帝尧老，命舜摄行天子之政，以观天命。舜乃在璿玑玉衡，以齐七政。” 

郑玄认为“运动为玑, 持正为衡, 以玉为之, 视其行度。”

3、《北齐书·文苑传·颜之推》：“土圭测影，璿玑审度。”

4、北魏 郦道元《水经注·河水一》：“玉衡常理，顺九天而调阴阳。”

5、北宋李公麟曾画过一幅《璇玑图再叙》。所谓“璇玑图”，是指晋代苏蕙的回文旋图诗。李公麟效苏之回文旋图诗，并跋：“回文诗图，古无悉通者。予因究璇玑之义，如日星之左右行天，故布为经纬，由中旋外，以旁循四旁。”　同时代的一位女词人朱淑真在《苏若兰璇玑图诗图记》中，解释颇详：“璇玑者，天盘也;经纬者，星辰所行之道也;中留一眼者，天心也。极星不动，盖运转不离一度之中，所谓居其所而斡旋之。”

6、清纳兰性德《自鸣钟赋》：“尔其外之可见者，加尺茎于图上，俨窥天之玉衡，譬夸父之逐日。” 

7、 清末吴大澂在《古玉图考》中吴绘制了一幅《璇玑图》，并注释：“璇，美玉;玑，衡。王者正天文之器，可运转者。是玉外郭有机牙三节，每节有小机括六，若可铃物，使之运转者，疑是浑天仪中所用之机轮，今失其传。不知何所设施。”

 

 

 

二、清末民初以来学者对玉衡璇玑的不同观点

英国人李约瑟也认为《尚书》中“璇玑玉衡”就是天文仪器；然而，对视玉衡璇玑为天文仪器的观点，却遭到了现今专家的质疑，他们认为原始社会不可能有机器，更不用说有“玉璇玑”这样的机器零件了。

1984年，夏鼐指出璿（璇）与天文仪器无关，而是佩玉兼有祭祀和礼仪器性质的玉器。主张以“牙璧”取代“璇玑”。此观点一出便为学术界他的学生和收藏界的人士所接受，至今影响依旧很深。但李政道先生于2008年在北京6000人的学术报告中发表了其见解，认为“玉衡璇玑”是中国了不起的古代天文观测仪器，4700年前的观测精度就小于0.013度；出土或是民间收藏的此类玉器是对古代天文成就的纪念性饰品。

李政道先生分析了古人为何要“以苍璧礼天、以黄琮礼地”的缘由；认为把“苍璧、黄琮和璇玑”组合起来就是古人用于观测确定北极位置的天文仪器。典籍记载古代璇玑“直径8尺，周长二丈五尺强“，李政道先生推算观测筒长15尺，三个凹口是用于锁定三颗恒星（摇光、紫薇、上辅）以定正极的，定位精度小于0.013度。

 

             上图为李政道先生的璇玑模型示意图

 

字幕显示有误，中间两个字不是“北斗”而是“紫薇”

 

三、石峁遗址大量璇玑的出土引发学界关注

石峁遗址发现的玉璇玑大约有五、六十件，数量几乎是中国同时期其它古遗址出土璇玑的总和。其形状有圆形、方形，大齿小齿，三齿四齿，多齿的，璇玑上扉牙有13、23个的、45个的，甚至更多。也有三组四组，其中一个三联璇玑，由黄玉制成，通体莹润，外侧雕琢有三个大牙，脊部突出冠状小牙，最大特点是单独一个像鱼形玉佩，组合一起便成完整三联璇玑，构思独特，精美绝伦。特别是石峁发现的玉器数量巨大，且与距离600公里的陶寺遗址和2000公里以外的良渚遗址出土的玉器有着千丝万缕的联系。这一现象引发了考古学界的深思，开始对考古泰斗夏鼐的“牙璧”说有所怀疑；不少专家认为：璇玑藏玄机，石峁遗址的璇玑，可能是打开中国文明起源这扇门的一把重要的钥匙。

 

四、 对璇玑基本特征的分析

 

（一） 四个凹口 90度等分形状的。

 

庙底沟二期文化 玉璇玑山西省芮城县清凉寺墓地出土

 

商代晚期 玉璇玑山东省滕州市前掌大墓出土

商代晚期至西周早期 玉璇玑四川省成都市金沙遗址出土

 

（二）   三个凹口，类似等腰（等边）三角形状的。

1978年出土于山东滕县的一件文物

龙山文化，直径8CM，78年山东滕县里庄出土；现藏山东滕县博物馆

 

 

商代 玉璇玑河南省淮阳市冯塘乡冯塘村出土

石器时期玉璇玑，最大齿径22.5CM，内径17.2CM，厚0.5CM；山东五莲乡丹土遗址出土

 

 

原为清末吴大澄所有，现藏美国芝加哥费氏自然博物馆

 

直径10.3CM，孔径6.2CM,厚1.2CM；

陕西延安市芦山峁遗址出土；现藏延安市文物研究所

 

 

 

石峁遗址出土

 

 

石峁遗址出土

 

 

石峁遗址出土

石峁遗址出土

 

 

石峁遗址出土

 

 

 

石峁遗址出土

 

 

石峁遗址出土（60度等腰三角形）

 

 

石峁遗址出土（63度、60度、57度）

 

  上述图例中三个凹口12个璇玑中：

          65度 60度 55度    4个

          50度 65度 65度    2个

          65度 57.5 57.5     1个

          70度 55度 55度    1个

          70度65度 55度    1个

          70度 60度 50度    1个

          60度 60度 60度    1个

          63度  60度 57度   1个

其中，65度角有10个（另外接近65度的63度角有1个）；60度角有9个；55度角有7个；50度角有3个； 57~ 57.5度的有3个；70度角3个。角度取65、60和55的占比较高，达到72%以上。而这一组角度的数值与三颗恒星在空间球面的角度数值极为接近，这意味着作为对玉衡璇玑天文重器的纪念性饰品的设计，传承了其最为基本的天文特征（天文仪器璇玑上凹口三角形的角度是依据三颗恒星之间的角度设计的）。当然，这些角度数据也会因观测者地理纬度不同而有所差异。

为了验证这种判断，笔者特请天文爱好群友张雷做了计算。

      此表为按照J2000.0对-2700三颗恒星球面角度计算的数据（张雷）

-2700   （球面三角）

转化为平面三角形后的数据

可见，笔者对12个玉璇玑角度的统计数据与张雷的计算结果大致接近；考虑到笔者所用玉璇玑图片会受拍摄角度的影响，测量数据非实物上测量，也会存在一定误差；再者，作为纪念性饰品的设计，其精度也不会很高，但其反映出的基本趋势是接近客观实际的。

-2700 1月10日23时天象图（以陶寺观象台为观测基点）

 

-2700 3月10日23时天象图（以陶寺观象台为观测基点）

 

-2700 6月10日23时天象图（以陶寺观象台为观测基点）

 

 

-2700 12月10日23时天象图（以陶寺观象台为观测基点）

 

-2700 9月10日23时天象图（以陶寺观象台为观测基点）

 

不同年代的北极星

 以-2700 9月10日23时天象图为例，可知当时的北极星并非是当今的勾陈一小熊座，而是位于赤纬89度53分的右枢星。当时，人们目视确定正极方向的方法有两个：

  一是利用北斗七星的第三和第四颗星，即从天玑向天权方向延伸即可看到位于极点的北极星右枢；  二是利用北斗七星的第五、六、七颗星，由玉衡、开阳和摇光三颗星构成的小三角之顶角方向延伸，即从开阳延伸可确定正极方向。

  但作为准确的天文测量，则只能利用天文仪器（玉衡璇玑）通过锁定三颗恒星（紫薇左垣4、摇光、上辅）所构成的大三角来确定正极。那时候，大三角三个边中分线的交点恰是正极。李政道先生的学术报告已经说明了其工作原理和测量精度。只要做到能准确确定正极，那么，对整个星空进行观测、研究其规律进而确定节令就不成问题了。

李政道三星模型

 

 从李政道先生的模型，人们不难发现，中国传统的赤道式日晷的诞生也可能就是从“玉衡璇玑”的原理引申出的产物，因为当玉衡璇玑的观测筒指向正极的时候，璇玑盘面与地平面的夹角正好是修正了观测点的地理纬度的角度，俨然就是一个大的赤道式日晷。当然，古人并非是只有一个用于确定正极的观测筒；笔者判断很可能在三个凹口处都会用到观测筒，而李先生所说的穿过璇玑盘面的那个观测筒很可能主要是起对向正极的指针作用，不会用石头（玉琮）把它包起来的，而支撑璇玑盘面恐才会真正要用到“玉琮”形状的石阶支撑，玉璧应是锁定恒星后按照某个适宜角度固定在玉琮状石阶上，以支撑璇玑的旋转操作，其上的璇玑当是可以转动的，甚至其上所谓的多个牙齿还会带动相关辅助器件而进行观测的。如此，既能方便玉衡璇玑的安装和便于观测，也能体现为何古人“以苍璧礼天、以黄琮礼地”之文化涵义。

 需要说明的是，由于右枢星担任北极星角色的年代在-3800到-1600年间，所以在这之后，曾经满足右枢时期玉衡璇玑天文观测的“三星模型”（亦即李政道模型）就不再成立；也许这正是自夏商后“玉衡璇玑”天文仪器失传的关键性原因。不过，值得庆幸的是，“玉衡璇玑”这一古老天文仪器的基本原理，却很自然地导致了中国独有赤道式日晷的诞生。

 

                                   2020.6．12  于平阳