天圆地方：中国古代天文学的智慧

创作时间:

作者:

@小白创作中心

天圆地方：中国古代天文学的智慧

引用

来源

https://www.bilibili.com/read/mobile?id=34130686

“天圆地方”是中国古代天文学中的一个重要概念，但其真实含义却常常被误解。本文将通过详细的历史文献和科学原理，揭示“天圆地方”的真正含义及其背后的科学原理。

天圆地方的真正含义

“天圆地方”这一概念源自中华先贤“盖天学派”对天文地理的观察与测量，其原形当是测日影仪器：土圭。土圭，如人高，上圆（柱）下方（体）。简单一句，一根人高的木棒垂直插在方砖上。

别小看那么简陋的设备，这可是可以测时间、量距离、定季节、分角度、正仪器。土圭大多应用的是勾股定理。土圭为股，日影为勾，斜射日光为弦，主要是通过测量日影变化来总结天文、地理、气候、时位的相关规律。这也必然推动了“几何学基石”——勾股定理、几何数学规律的发现和发展。

《周髀·卷上》记载：“數之法，出于圓方。圓出于方，方出于矩……環矩以為圓，合矩以為方。方屬地，圓屬天，天圓地方”。

土圭的设计原理

为何不一体式圆柱棒，要下面作方呢？
1. 圆柱棒易倒，更不要说遇到风雨了；
2. 圆柱棒插土易歪，易深浅不定，严重影响测量准确性。所以圆柱小棒安插在方砖上，一可尽量保持土圭中心线垂直地平线；二可操作性规范化标准化测量仪器；三可移动到各地进行测量，同时最大程度保障准确性；通过几何及数字的变化测算，总结规律，颁布天下，指导农事和地域划分（主要作用，非全部）。
为何不用一体式方柱，而用上圆下方的款样呢？
1. 日光偏移时，方柱投影顶点的准确性，非圆顶可比；
2. 整体方柱加工制作难度远远大于圆柱棒配方砖；
3. 在满足高度及稳定性前提下，方柱耗材多且重，不便携带。
为何不用圆盘为底，而用方砖？
保证材质一定重量前提下，底部保证与地平线平整及稳定性就行，圆方皆可。但是土砖制作方便，重量适中，易于底部平整加工，在古代是土圭底部不二选择。土砖成方比成圆要方便太多了，所以土圭底用方而非圆。
土圭此后演变的测影台、圭表、华表为何不完全沿袭“上圆下方”之制？
答：纵观历史和考古信息，中国的科学发展有一个特点：形而下，实用主义；形而上，相斥相容。古制在古时宜，在后世则未必佳。随着科技的发展，汉代制出一体方形的圭表，精巧折叠，方便携带，这自然无需上圆下方。不断精确的需求，让土圭很多功能分化出去，为更多种类、更精良的仪器取代。今天天安门前的华表就沿袭了土圭的时间测量功能，这也无需上圆下方。

仪征东汉墓·圭表·一体式方形折叠结构

“天圆地方”的哲学意义

古人不傻，怎么可能认为大地是方形的？不晚于西周形成的盖天派（现存唐仿周公测影台可证），因主要工具土圭的大量应用，其“天圆地方”论大盛。外行人士囿于字面认识，自然有所疑问。

汉·《大戴礼记·曾子·天圆》就生动记载了春秋时期曾子一个有趣的故事：

单居离问：“曾老师，‘天圆地方’是说天是圆形，大地是方形吗？”
曾子回答：“当然不是。如果天是圆的，地是方的，那么大地四个角不就突出去了吗？‘天圆地方’是指‘上圆下方’。天在上，地在下，所以‘上圆下方’亦可称为‘天圆地方’。这更多是引申为天地之道，阴阳之理。孔子和我讲过‘天道曰圆，地道曰方’：圆属阳，方属阴。所以亦可称圆明方暗、圆外方内、圆吐方含、圆施阴化。圆方是代指阴阳，而非形状。明白阴阳之精髓，就可知天地之道，兴衰根本”。

这故事就是说，不晚于东周春秋时期，“天圆地方”是指【上圆下方的土圭，因为土圭是用来观天察地，了解天地规律，所以后来引申为】形而上的意义：天地之道，阴阳之理。圆方在这里并非形状之意，而是阴阳的代词。