文/張立峰

在河南鄭州登封市的周圍，分布著一系列杰出的古建筑。其中，不僅有中岳廟、太室闕和少室闕等禮制建筑，還有嵩岳寺塔、會善寺和少林寺初祖庵等宗教建筑，以及在國內(nèi)少見的周公測景臺、登封觀星臺等古代科技建筑。

這些建筑實物上至東漢元初五年（118 年），下至明清時期，其歷史時間跨越之久遠，建筑類型之多樣，文化內(nèi)涵之豐富，世所罕有。2010 年8 月，第34 屆世界遺產(chǎn)大會正式將登封“天地之中”歷史建筑群列入《世界遺產(chǎn)名錄》。

在世界遺產(chǎn)中，登封“天地之中”歷史建筑群具有諸多的獨特性。它由8 處11 項歷史建筑組成，以一種東方宇宙觀，把看似互不相屬的建筑有機地結(jié)合在一起?！疤斓刂小钡母拍钆c皇權(quán)緊密相連，“天地之中”作為帝都選址的絕佳象征，加上自古讓人們有著自然崇拜的嵩山作為背景景觀，這一系列遺產(chǎn)點反映了這一地區(qū)在聲望和權(quán)威上的重大意義。簡而言之，登封“天地之中”歷史建筑群是以“天地之中”理念為核心的文化精神的具體體現(xiàn)，再現(xiàn)了中華先民獨特的宇宙觀和審美意識，是中國古代禮制、宗教和科技建筑技藝的真實反映，為已經(jīng)消失的文化傳統(tǒng)提供了稀有證據(jù)。

周公測景臺

與“天地之中”宇宙觀聯(lián)系最緊密的，當數(shù)唐代的周公測景臺和元代的觀星臺。

周公測景臺位于登封市告成鎮(zhèn)北部的臺地上，它和觀星臺等共同組成一個建筑群落，整體坐北朝南，沿著中軸線依次建有照壁、大門、周公測景臺、周公祠、觀星臺和帝堯殿等。

現(xiàn)存的周公測景臺建于唐開元十一年（723 年）。臺身由青石鑿成，分為石臺座和座上石表兩部分。臺座為覆斗狀，上窄下寬。石表為長方形柱體，上有石帽，底部有榫，植入石臺座卯口，正面刻有“周公測景臺”五個字。

清代的《登封縣志》中稱：“臺名測景，只數(shù)尺耳。天地之中，乃定于此?！眳^(qū)區(qū)數(shù)尺石臺，何以確定“天地之中”呢？

周公測景臺的所在地——告成鎮(zhèn)，古稱陽城。早在夏朝，此地就是王朝的中心，《竹書紀年》有大禹“都于陽城”的記載。盡管如此，陽城被視作地中卻始于周公測景臺。

武王滅商以后，因西周都城鎬京僻居關(guān)西，不利于治理新的國家。于是，周公姬旦按照周武王的建國方略，選擇在陽城邊的“洛邑”營建新都。《史記 · 周本紀》中說：“周公復卜申視，卒營筑，居九鼎焉。曰：‘此天下之中，四方入貢道里均?！?/p>

周公“復卜申視”的舉措之一，是“立表測景”。在古代，“景”和“影”互為通假字，“測景”就是觀測日影?！吨芏Y》記載，周公應(yīng)用“土圭之法”，在地上豎起八尺高桿，當夏至日正午時，日影長度為一尺五寸，由此確定為“地中”。在這里建都，四方邦國距離此遠近適中，入貢的路程都差不多。

周成王五年（前1038 年），新都營建完畢，周成王召見貴族何，勉勵他為國效力。為此，貴族何鑄造了青銅器“何尊”，銘文中記錄了洛邑營建之事，其中出現(xiàn)了“宅茲中國”之說，表明周王朝以此為“天地之中”。此后，嵩洛之間被稱為中原，華夏大地喚作中國，這都與“周公測景”息息相關(guān)。

夏至日正午太陽高度最大，石表表影正好投影在圭表基座的北邊沿，地面上看不見表影（圖片來源：北京天文館官網(wǎng)）

周公測景臺

“周公測景”之后，陽城成為天文觀測中心。漢代的張衡、鄭玄，南北朝的祖沖之，隋代的劉焯，唐代的僧一行、南宮說，元代的郭守敬，都曾在這里觀測天象，或運用觀測數(shù)據(jù)編修歷法。

開元十一年，太史監(jiān)南宮說奉唐玄宗的旨意在陽城樹立石表，以示對“周公測景”的紀念，石表本身也兼有測影功能。次年，為了創(chuàng)編《大衍歷》，相傳唐玄宗將隱于嵩山會善寺的天文學家僧一行迎請回都城。僧一行非常強調(diào)對天象的實測，為此，南宮說受命組織觀測人員，從今天越南中部的“林邑”到山西北部的“蔚州”，設(shè)置包括陽城在內(nèi)的九處觀測點，進行天文觀測。這場持續(xù)了五年，南北距離超過3500 千米的大型天文實測活動，史稱“天下測景”。

今天，告成鎮(zhèn)的百姓把周公測景臺稱作“無影臺”。類似的說法，也能追溯到唐代。著名的求法僧義凈在《南海寄歸內(nèi)法傳》中有“洛州無影”的記載。印度次大陸多位于北回歸線以南，義凈在印度求法時，多次目睹“日中人立，并皆無影”的景象。

然而，“洛州”深居中原，當?shù)鼐暥燃s為34.3 度，超出北回歸線11.04 度，為何會有“無影”之說呢？其奧秘就在周公測景臺的石座上。石座高約1.95 米，上方的石表也高約1.95 米，石圭背后刻有對聯(lián)：“道通天地有形外，石蘊陰陽無影中”。每年夏至日正午，石表正好投影在石圭頂面北部邊沿，影長一尺五寸，而地上無影，正合《周禮》“地中”之數(shù)，因此又稱“無影臺”。

元代觀星臺

在周公測景臺正北方20 米處，是元代郭守敬于至元年間創(chuàng)建的“觀星臺”，也是我國現(xiàn)存最古老的天文臺。

觀星臺是一座由回旋踏道簇擁著的方形磚臺。臺體上小下大，呈覆斗狀，連臺頂小室通高12.62 米。臺面為正方形，臺基邊長16 余米，臺頂邊長8 余米。臺下北壁設(shè)有對稱的兩個踏道口，可由此登臨臺頂。與周公祠、帝堯殿坐北朝南的格局不同，觀星臺是坐南向北，以便觀測日影。

就測量日影而言，周公測景臺雖然實用、簡便，但測量精度卻不高。石表投下的日影越靠近邊緣越模糊，難以劃分清晰的界限。以冬至為例，若影長誤差幾毫米，交節(jié)時刻可相差1～2小時。

為此，郭守敬在建造觀星臺時，大幅增高臺體，借此增加“表”的高度，將“八尺唐表”增高至四丈。觀星臺由兩部分組成，一部分是梯臺體建筑，上面放置天文儀器，如簡儀、仰儀等等，用來觀測天象。臺身中間水平放置一根長1.97米，直徑為0.08米的銅棒，又叫橫梁。作為投射日影的高表。通過獲取五倍于唐表的日影長度，可以降低相對誤差。另一部分，在臺體北面凹槽的下端，郭守敬加設(shè)了一條南北向、由36 方石板鋪成的石圭——量天尺。石圭表面刻有兩條深0.02 米的平行水渠，通過觀察渠內(nèi)水流，來確定石圭是否水平。這樣可以確保表與圭的垂直關(guān)系，較為準確地讀取石圭表面的線狀日影長度。

盡管如此，由于太陽是面光源，投在石圭上的表影頂端仍會產(chǎn)生半影，這也是歷代測影產(chǎn)生誤差的主要原因。

為解決這個難題，郭守敬根據(jù)“小孔成像”原理，制作了“景符”這一輔助儀器。它是一塊薄薄的銅片，中間開有小孔，用可調(diào)節(jié)角度的支架放在石圭表面。在半影區(qū)緩慢移動景符，使光線穿過小孔，米粒大的太陽倒像和細如發(fā)絲的銅條實影會相繼出現(xiàn)在石圭上，當銅條實影平分太陽光點時，就能精準地測得太陽投射的影長。

景符的出現(xiàn)，同比例縮小了半影區(qū)，減小了測量的絕對誤差，是元代測影精度大幅提高的關(guān)鍵創(chuàng)新，也達到有史以來使用圭表測影的巔峰。郭守敬如此耗費心血，目的是為元代歷法的改革和天文大地測量做準備。

至元十六年（1279 年），元世祖忽必烈采納大臣劉秉忠的建議，命郭守敬、王恂等人創(chuàng)編《授時歷》，開展天文實測。這次天文實測范圍極廣，南至南海，北至西伯利亞，東至朝鮮半島，西至河西走廊，共建天文臺站27 個，觀測內(nèi)容包括夏至影長、北極星出地高度和晝夜時刻等等。其規(guī)模之大，世所罕見，史稱“四海測驗”。

當年三月，郭守敬由上都（今錫林郭勒盟）、大都（今北京），經(jīng)河南告城，轉(zhuǎn)抵南海，帶隊一路測驗。在27 個觀測臺中，只有大都和告城采用四丈高表測影，唯有告城建造了高臺。在這里建臺測景，是因為告城為傳統(tǒng)的地中所在，測量數(shù)據(jù)更具有權(quán)威性和比較性。

經(jīng)過科技革新和辛勤的觀測，郭守敬等人在至元十八年（1281年）編制出當時世界上最先進的歷法——《授時歷》。測算出的回歸年長度為365.2425 日，合365 天5 小時49 分12 秒，精度與當今世界上許多國家使用的《格里高利歷》相當，與現(xiàn)代科學推算的回歸年周期僅差25.92 秒。

從唐到元，兩次天文大地的實測，兩次天文儀器的創(chuàng)新，兩部先進歷法的創(chuàng)編，都凝聚著先賢堅持不懈的努力和探索。唐表與元臺正是這一精神豐碑的具象表現(xiàn)，是東方文明“天地之中”宇宙觀的典范呈現(xiàn)。

元代觀星臺