竿影历法：古代建筑与天文观测的智慧结晶
竿影历法：古代建筑与天文观测的智慧结晶
天文历法是以天体的运行周期或运转规律来计量时间的方法，用年、月、日、时辰等时间单元来表示，历法同时还包含季节、时辰、年代、世纪等与时间相关的其他时间元素。世界上的历法有许多类型，以阳历、阴历和阴阳历三种为主。
阳历是按照太阳的回归年为一个周期的历法，现在国际通用的公历（格里历）即为太阳历的一种，简称为阳历。阴历则以月亮周期为基础观测信息形成的历法尺度，亦称月亮历或称太阴历。阴阳历是将太阳和月亮两种天体运行规律相结合的方法来记录时间，结合了以上两种历法的优点。
不同地域、不同时期的各个民族建立历法时所参考的天体略有差异，除了我们熟悉的太阳与月亮外，还有北斗星、北极星、天狼星、昴宿星团、金星、天龙座等。人类至迟在公元前3000年已经掌握了准确的天文历法，公元前3114年是玛雅日历纪年的开始，埃及的“太阳历”在公元前3000年正式颁布施行。中国最早关于历法的著作是“夏小正”，表明我国在夏朝时期已经依据北斗星斗柄所指的方位来确定月份了。
古代建筑与天文历法的发展概况
在早期人类社会，神奇的宇宙和变化莫测的星空让人永远琢磨不透，人们只有不间断的观测它们才能获得相应信息。到了农牧时代，出于生产、生活的需要，为获得更精细的天文历法来指导渔业、狩猎、农耕等人类活动，人们开始投入大量的人力进行天文观测。天文观测的主要目的是揭示宇宙规律来制定天文历法。
制定历法的根本任务在于科学的编排和预测时间，使它既符合天体的运行规律，又使人们的各类社会活动和日常生活有条不紊。天文历法的形成是一个漫长的历史过程，古代建筑作为天文观测的主要工具之一，在历法建立过程中发挥着重要的辅助功能。这些古代建筑分布于世界各地的各个角落，虽形态不一、大小各异，却以不同方式辅助观测者去获取相应信息，记载着天文历法从创立之初到成熟发展的整个过程。
目前发现最早辅助天文观测的建筑大约建在公元前7.5万年。当时的人们已经有意识的用构筑石阵的方法寻找时间发生的规律。至公元前3.5万年，人类对天体的运行规律已经有一定的了解。
在法国南部多尔多涅省（Dordogne）阿布里·布朗夏尔（AbriBlanchard）洞穴发现了距今34000到30000年前的奥瑞纳文化时期的小骨笛，骨笛上阴刻着早期人们对月亮观察的痕迹，表明了3.5万年前人们对月亮观察已经具备一定成果。
考古人员在南非夸祖鲁纳塔尔省（Kwazulu）边界洞穴中发现了刻有29道凹槽的狒狒胫骨，显示了当时人们已经掌握了月亮运行的一个周期。之后，公元前3.2万年记载月亮符号的早期石刻和公元前3.15万年刻在古老象牙上的猎户星座图案相继在西伯利亚境内和非洲被人们发现。这些与天文观测相关的古老物件的发现，足以证明在3万多年前古人对天文历法已经展开探索，并取得了一定成就：古人已经了解了月亮运行的一般规律，发现一个月29天的运转周期。
2万年前，古人对预测和记录时间的方法已经具备一定深度，并发展了堆土、立石等工具来辅助观测的方法。欧洲冰河时代的猎人记录在洞穴、木棍和骨头上的符号，反映着2万年前他们对月相变化的了解程度。传说中的奥地利阿尔卑斯山附近的托伊费尔斯特因（Teufelstein）魔鬼岩石(Devil'sRock)是史前遗留的早期历法实证。
该岩石与附近人为放置的两块巨石形成了准确的直角关系，并以特殊的角度契合了冬至日出和金星的升起方向。在西伯利亚，人们发现了2.4万年前古人标有太阳年和月历的记录文字，法国拉斯科（Lascaux）岩壁壁画清晰的刻画着1.7万年前石器时代古人对昴宿星团的观察结果，并将一年划分为13个月的记录图案。
在西班牙阿尔塔米拉（Altamira）洞穴，绘制着1.55万年前众多星辰形象，整个洞穴顶部绘制了从地平面一直到北极区域包括天蝎座、狮子座和金牛座在内的广大星群，充分反映了当时天文学的发达以及依靠天文学所建立的历法的存在。以上的天文观测活动仅是历法建立的基础，人类真正进入大规模天文观测并建立准确的天文历法还要借助相应工具的帮助，古代建筑就是其中一种。
公元前9000年，具有一定规模、体制和形态完备的古老的土耳其高贝克里土台建立，其完美的雕刻，刻有星图的巨石反映着早期天文观测的成果。公元前8000年数以万计的石环建筑开始在世界各地遍地生花。这些石环建筑以不同方位和角度准确地记录着太阳或月亮的运行位置，为古代人建立天文历法做出了重要贡献。
随着天文观测的广泛开展，与天文观测相关的古代坟墓、巨石环、石阵、观象台、庙宇应运而生，并在公元前3000年达到历史上的高峰。此后天文建筑形式朝向多元化发展，建筑外观从单一的圆形发展成矩形、线形、塔形等多种形态。
在天文历法有了一定的发展后，为更深入地了解天文知识，天文观测依然是人们重要的工作之一。社会文化的多样化导致了那些最初用于天文观测目的建造的天文建筑在后来的创作中渐渐融入了其他非观测目的的因素：如宗教祭祀、政治需要、人文象征等，天文建筑功能由早期的单纯的观测功能逐渐演化为多重功能的于一体。尽管如此，作为辅助天文观测的古代建筑为天文历法的建立做出了不可磨灭的贡献，其从远古的蛮荒时期开始萌芽一直蹒跚走到了天文科技发达的今天依然存在。
古代建筑历法的类型及沿革
近年来人们在非洲、美洲、欧洲、亚洲等地相继发现了数以万计与天文相关的人类建筑遗址，它们或独立存在、或成组聚集一起、或呈一定规模分布。尽管某些建筑遗址之间相隔数万里，各民族文化不可能出现交流，但遗址之间却罕见地呈现诸多相似性，如建筑形态、空间方位、周围环境、功能用途等。
竿影历法
人类最早可能通过直立于地表的竿子发现历法现象。英国学者李约瑟说：人的影子是最直观的观察对象，但它是走动的，不利于稳定观察。古人便依据人影特点竖立标杆，借竿影的变化来寻找时间推移的规律，将这些规律进行深入分析、总结，制定完备的历法来指导人类生产与生活。这样，竿影历法便产生了。
竿影历法历史及沿革
竿影历法的历史比较久远，最初人们或许只用一根简单的木棒作为影竿，后来为便于长久观察竖立形体比较粗壮的石块或坚固的柱石作为观察对象。科技的进步促使人们对笨重的石材进行加工，使之逐渐发展成为既细且高的便于观察的石柱、石碑或标杆。
欧洲、美洲、非洲等广大地区竖立着许多古代时期的巨石柱，这些石柱中的一部分可能是早期人们用于天文观察的影竿。目前发现最早用于天文观测的影竿实例为6500年前在埃及纳布塔地区建立的纳布塔石环（NabtaStonehenge）的巨石柱，它被认为是目前世界上最早的太阳指针（SunGnomon），古人可以从它变化的影区了解季节、时间的更替。
中国出土的汉代日晷刻录了较详细的圭表测日法得到的影区图。爱尔兰巴里纳比巨石柱（Ballinabystone）为史前遗迹，其具体建立时间已不可考。该石柱16.5英尺高，3英尺宽，0.9英尺厚，形态极为细高。
据天文考古学者亚历山大·汤姆（AlexanderThom）考察，该石柱向西北方向倾斜，指向了满月时的月落方位。埃及的方尖碑（Obelisk）为距今5000年埃及古王国时期重要的建筑之一，其细而高的形体正符合作为标竿来管测日影的需求，为此方尖碑成为古代埃及天文观测的工具之一。
在爱尔兰公元前3100年那奥思古墓出土的石头日晷上，发现了带有指针及日影影区变化的石刻图示。图示中既有太阳与月亮形象刻记，还有反映日月运行规律的曲线及指针日影变化区域。该日晷揭示了5000年前生活在爱尔兰的早期人类已经精确地掌握了竿影历法的基本知识。
中国是利用竿影测日较早的国家之一。至迟在新石器时代的晚期，中国先民已经准确地掌握了利用竿影测量季节、二分二至日的方法，并能通过影子的指向来辨方正位。中国史籍中关于“立竿测影”方法的记载最早见于《考工记》。其后《周髀算经》、《淮南子·天文训》均有竿影测日方法的记述。
总的来说，可见中国在周代已经掌握通过观察竿影的变化来确定方位和辨别季节更替。竿影在周朝的中国已十分成熟，作为影竿的标杆也逐渐完善，如商代采用木柱，周代时成为臬或表，后来渐渐发展成为日晷、钟表的时针等。