
《淮南子》二十四节气纪年法的研制原理
作者:陈广忠
《淮南子》二十四节气纪年法,是经过天体观察、历法测定、实验应证、数学计算等复杂的研究程序完成的。它是刘安与八公、三千多名天文学家、历法专家、数学家、音律专家和高级工匠们的伟大发明创造。
淮南王刘安和科研团队研制成功《淮南子》二十四节气纪年法,至今已经2164年。汉武帝太初元年(前104年)被编入太初历,已经通行2129年。隋、唐以后,传入东亚、南亚地区。2016年11月30日,被联合国教科文组织列入“非遗名录”,成为世界文化遗产。
《淮南子》二十四节气纪年法,产生在淮河——秦岭一线的中点淮南王刘安的古都寿春。这里是《淮南子》二十四节气的故乡。淮南/寿县要利用独一无二的原创地优势,让《淮南子》中科学、完整、正宗的二十四节气,走向全国和世界。
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《淮南子》二十四节气纪年法的研制共有六项主要科学依据,纪年法中包含十一项主要内容,这一纪年法已经成为永恒的历法,它是古代中国人民的智慧结晶。
科学依据
①北斗斗柄运行(365 1/4度、日)
②月亮十二朔望月(354.3672日、19年7闰)
③太阳周年视运动(365 1/4度、日)
④二十八宿标示的度数(365 1/4度、日)
⑤十二音律气声相应(冬至-黄钟、夏历12月、60甲子)
⑥地球的运行规律(阴阳、16时)
主要内容
①二十四节气纪年法是阴阳合历
②纪年(四维):365 1/4度(天)
③四“立”:定春、夏、秋、冬四季
④纪月:十二音律主十二月(夏历)
⑤纪节气:15天(15.2天),全年整数365天/366天
⑥纪日:五音、十二律六十甲子循环(60日)
⑦计时:昼夜、朝昏四个时段16时
⑧阴历、阳历协调:19年7闰
⑨长历:一纪(1520年),三终(4560年)
⑩计时起点:“朔旦冬至”子时⑪万物休旺规律:七十二候等
详解纪年法的研制原理
北斗斗柄运行
北斗七星围绕北极星旋转,斗柄每日逆时针旋转一周(大约24小时),每年循环一周(365 1/4天),成为天然的“星钟”。北斗斗柄计时,是古代中国“观象授时”的核心技术之一,体现了天人合一的宇宙观。它的记载从战国延续至明、清,成为中华传统文化中天文、历法相结合的典范。这是《淮南子·天文训》《时则训》中计时的主要依据。
北斗计时系统,较早见于《大戴礼记·夏小正》:
“ 正月(孟春):斗柄县在下。”“六月(季夏):初昏,斗柄正在上。”“七月(孟秋):斗柄县在下,则旦。”
战国时代的《鹖冠子·环流》中记载:
“斗柄东指,天下皆春(立春);斗柄南指,天下皆夏(立夏);斗柄西指,天下皆秋(立秋);斗柄北指,天下皆冬(立冬)。”
1978年湖北随县战国曾侯乙墓出土的漆箱盖上,绘有二十八宿、北斗、四象中的青龙和白虎图,其中“斗”字属于楚国大篆书体。二十八宿环绕“斗”字,按照顺时针方向排列。这就说明,在战国早期,就已经形成完整的二十八宿和北斗系统。
战国随县曾侯乙墓出土二十八宿、北斗图
(湖北省博物馆藏)
《淮南子·天文训》中详细记载了北斗斗柄运行的纪年、节气、十二音律、干支方位、四季等内容:
两维之间,九十一度(也)十六分度之五,而(升)[斗]日行一度,十五日为一节,以生二十四时之变。
斗指子,则冬至,音比黄钟。
加十五日指癸,则小寒,音比应钟。
加十五日指丑,则大寒,音比无射。
加十五日指报德之维,则越阴在地,故曰距日冬至四十六日而立春,阳气冻解,音比南吕。
加十五日指寅,则雨水,音比夷则。
十五日指甲,则雷惊蛰,音比林钟。
加十五日指卯,中绳,故曰春分,则雷行,音比蕤宾。
加十五日指乙,则清明风至,音比仲吕。
加十五日指辰,则谷雨,音比姑洗。
加十五日指常羊之维,则春分尽,故曰有四十六日而立夏。大风济,音比夹钟。
加十五日指巳,则小满,音比太蔟。
加十五日指丙,则芒种,音比大吕。
加十五日指午,则阳气极,故曰有四十六日而夏至,音比黄钟。......
加十五日指子,故曰阳生于子,阴生于午。阳生于子,故十一月日冬至,鹊始加巢,人气钟首。
《淮南子·天文训》论“二绳”、“四维”、“二至”:
子午、卯酉为二绳,丑寅、辰巳、未申、戌亥为四钩。东北为报德之维也,西南为背阳之维,东南为常羊之维,西北为蹄通之维。日冬至则斗北中绳,阴气极,阳气萌,故曰冬至为德。日夏至则斗南中绳,阳气极,阴气萌,故曰夏至为刑。
《淮南子·时则训》中北斗斗柄“招摇”按照夏历12月的指向,详列众多要素:
孟春之月,招摇指寅,昏参中,旦尾中。 其位东方,其日甲乙,盛德在木。其虫鳞,其音角,律中太蔟。其数八,其味酸,其臭羶,其祀户,祭先脾。东风解冻,蛰虫始振苏,鱼上负冰,獭祭鱼,候雁北。...... 立春之日,天子亲率三公九卿大夫以迎岁于东郊。
“孟春”即夏历正月,“招摇”即北斗杓端第七颗星,“寅”是十二地支第三位,“参”为西方白虎七宿之一,“尾”为东方苍龙七宿之一。十二律对应是“太蔟”。有“立春”三候。“立春之日”,天子要举行盛大“迎春”仪式,举行祭祀,颁布春天的政令。
月亮十二朔望月运行
月亮运行图
(本图采自网络,仅供参考)
《淮南子·天文训》:
月,日行十三度七十六分度之二十六(当作“八”),二十九日九百四十分日之四百九十九而为月,而以十二月为岁。岁有馀十日九百分日之八百二十七,故十九岁而七闰。
月亮,每天运行13 28/76度,29 499/940日而为一月,而把十二个月作为一年。每年(比太阳周年视运动)尚差10 827/940日,不够365 1/4 日。因而十九年有七次闰年。比如,2014年闰九月,2017年闰六月,2020年闰四月,2023年闰二月等。
当今测定的时间,每个朔望月时间是29.53059日,十二个朔望月是354.3672天;太阳一回归年的长度是 365.24219879天,二者相差10.88天。
二十四节气是阴阳合历,它制定的主要理论依据是:日、月交会,北斗定时。《史记·律书》《汉书·律历志》:“朔旦冬至。”
《宋史·律历志》记载日、月交会的位置在二十八宿的斗、牛之间,固定在黄经270°,即“冬至”子时,《淮南子》二十四节气纪年法计时开始。
由于太阳、月亮的运行时间并不同步,为了确定二十四节气的时间,这就需要置“闰”(19年7闰)。在19年中,其中7年没有立春(也叫寡春年、盲春年、哑年、寡年等),7年双立春,5年单立春。比如,2020年是双春年,2021年是寡春年。2025年是双春年(①2025年2月3日,农历正月初六,立春。②2026年2月4日,农历十二月十七日,立春)。也就是说,“立春”的时间不是固定的,所以就不能成为计时的开始,二十四节气的计时起点必须是“冬至”。
太阳周年视运动运行
地球、月球和太阳运行图
(本图采自网络,仅供参考)
“日晷”测影的完整记载见于《周髀算经》。
《淮南子·天文训》所立“表”高度为八尺(约2.4米)。
圭表测影图
(本图采自网络,仅供参考)
《天文训》中记载“冬至”“夏至”的日影长度:
八尺之脩,日中而景丈三尺。
八尺之景,脩径尺五寸。
这里用的是“八尺”之“表”。冬至之时,树立八尺高的圭表,日中时测得影长是一丈三尺;夏至之时,日中时测得影长是一尺半。连续两次测得日影最长、最短的时间间隔,就是太阳一个回归年的长度。
圭表测影较早的记载是周朝周公姬旦。《周礼·天官》郑玄注中说:“《司徒职》曰:‘日至之景,尺有五寸,谓之地中,......乃建王国焉。’”可以知道,周公当年利用日影,测定天下之中,选址建都洛阳,只是测定了“夏至”的影长。
二十八宿的度数
二十八宿度数与太阳黄经位置:二十八宿各宿的度数,与二十四节气的黄经值,构成严格的对应关系。
例如,夏至时太阳黄经90°,对应参宿4.75度。
二十八宿表
(本图采自网络,仅供参考)
《淮南子·天文训》记载了完整的二十八宿度数:
角宿:12度。亢宿:9度。氐宿:15度。房宿:5度。心宿:5度。尾宿:18度。箕宿:11度。斗宿:26度。牛宿:8度。女宿:12度。虚宿:10度。危宿:17度。室宿:16度。壁宿:9度。奎宿:16度。娄宿:12度。胃宿:14度。昴宿:11度。毕宿:16度。觜宿:2度。参宿:9度。井宿:33度。鬼宿:4度。柳宿:15度。星宿:7度。张宿:18度。翼宿:18度。轸宿:17度。
共365 1/4 度。
十二音律与二十四节气
《后汉书·律历志》中记载:
候气之法,为室三重,户闭,涂衅必周,密布缇缦。室中以木为案,每律各一,内庳外高,从其方位,加律其上,以葭莩灰抑其内端,案历而候之。气至者灰(去)[动]。其为气所动者其灰散,人及风所动者其灰聚。
气声共振的测定方法是:在一个三重的布满缇色布幔的室内,按方位设置律管,在律管末端放置苇膜烧成的轻灰。随着季节的变化,放置于不同律管中的轻灰,将为节气所动而飞扬。这种“候气”所用的律管也叫“律钟”。
十二音律管长图
(本图采自网络,仅供参考)
《淮南子》中把十二音律、管长、上下相生,同干支、节气、阴阳、月份(夏历)、时日等,密切结合。《天文训》中记载:
“斗指子则冬至,音比黄钟。......加十五日指午,则阳气极,故曰有四十六日而夏至,音比黄钟。”
又,《天文训》:
“黄钟位子,其数八十一,主十一月,下生林钟。......”
十二音律管长、二十四节气、十二月(夏历)关系图
观测天象和计算时间的仪器
完成《淮南子》二十四节气纪年法的制作,除了利用八尺圭表观测日影、配置候气实验室之外,还需要观测天象的仪器浑仪、准确计算时间的仪器漏壶等。
①漏壶
西汉河平二年铸造的泄水沉箭式计时器
(中国国家博物馆藏)
西汉时期出土的漏壶,已经多次发现。1958年陕西省兴平县砖厂出土铜漏壶,属于西汉中期青铜器文物,现藏陕西省咸阳市茂陵博物馆。1968年河北满城汉墓(西汉中山靖王刘胜墓)出土青铜漏壶,为西汉河平二年(前27年)铸造,属于泄水沉箭式计时器具,现藏中国国家博物馆 。
漏壶计时,约有3500多年的历史,广泛用于国家、民间计时和军事战争,古代又叫“水钟”“刻漏”等。《隋书·天文志·漏刻》记载:“昔黄帝创观漏水,制器取则,以分昼夜。”古代计时器,分为100刻,每刻相当现今15分钟。型式多种多样,计时原理基本相同。《淮南子》二十四节纪年法的精准计时,漏壶是最重要的计时仪器。
②浑仪
浑仪是古代测量天体球面坐标的主要仪器,它是根据浑天说的宇宙论的原理设计的。用来观测太阳、月亮、五星、二十八宿等恒星、行星等的运行和度数等。
浑仪的起源很早。《尚书·舜典》中记载: “在璿玑玉衡,以齐七政。” 西汉孔安国传: “璿,美玉。玑衡,王者正天文之器,可运转者。” 唐初孔颖达疏: “玑衡者,玑为转运,衡为横簫,运玑使动於下,以衡望之。是王者正天文之器。 汉世以来谓之浑天仪者是也。” 汉代以后,就叫浑天仪 。一说,璿玑,指北极星。玉衡,指北斗星。
宋代科学家沈括《梦溪笔谈·象数一》:“天文家有浑仪,测天之器,设于崇台,以候垂象者,则古之玑衡也。”他也认为就是浑仪。
研制二十四节气纪年法,必须用浑仪观测天象,刘安和门客已经使用了浑仪。《淮南子·脩务训》中记载:“设仪立度,可以为法则。”《泰族训》:“县法立仪,必原起本末。”动词“设” “立”的“仪”是什么?《后汉书·张衡传》:“作浑天仪。”
35年后,汉武帝下令颁行太初历,征召的民间天文学家落下闳,也曾作“浑仪”。(明)孙瑴编《古微书》:“李淳风上言:汉落下闳作浑仪,其后贾逵、张衡等亦各有之。”《史记·律书》索隐:“《益部耆旧传》云:‘闳字公长,明晓天文,隐于落下,武帝征待诏太史,于地中转浑天,改颛顼历作太初历’。”
浑仪,一般是由地平圈、子午圈、四游环、二至环、赤道圈、黄道圈、二分环、窥管等组成。
浑仪图
(本图采自网络,仅供参考)
创新意义
其一,《淮南子》二十四节气纪年法的科学依据,就是把古代天文、历法、数学和音律等四大学科,有机地融为一体,通过观察、测定、计算、验证等完整的科学程序,建立了严密而又永恒的阴阳合历的时间制度,从而使淮南王刘安和三千门客的伟大科研成果,大白于天下。
其二,《淮南子》二十四节气纪年法的科学价值,就是彻底终结了秦王政六年(前241年,《吕氏春秋》成书之年)至汉武帝太初元年(前104年)秦朝、楚汉、西汉前期通行137年的颛顼历,创立了全新的二十四节气纪年法。从《淮南子·天文训》《时则训》到《汉书·律历志》、《清史稿·时宪志》的2160多年间,被历代官方所继承,成为国家治理、农业经济、生态安全、生存发展、民俗节庆等的基本法规之一。
其三,《淮南子》二十四节气纪年法的理论基础,就是“天人合一”的古代哲学思想。《淮南子·天文训》《时则训》《地形训》等,构建了完整的“天-地-人”体系。阴(冬至)阳(夏至)消长,生生不息。北斗、日月,循环往复。年月日时,精准计时。《要略》中说:“上考之天,下揆之地,中通诸理。”“故著书二十篇,则天地之理究矣,人间之事接矣,帝王之道备矣。”可以说,《淮南子》二十四节气纪年法,早已成为中华民族最基本的认识论和宇宙观。
其四,《淮南子》二十四节气纪年法,厘清了诸多失误:
①“冬至”为第一节气。从汉武帝太初历(前104年)规定“夏历→正月→立春”之后,学界、民间、媒体认为“立春”是第一节气,这是误解。“冬至”“子”时,日、月“合朔”,计时开始。
②“惊蛰”为第六节气。考证了西汉刘歆《三统历》把“惊蛰”排在“立春”之后的失误。
③七十二候的5处失察。如“雉入大水化为蜃”等。纠正了从《大戴礼记·夏小正》《吕氏春秋·十二纪》《礼记·月令》《淮南子·时则训》等古代文献沿袭已久的错误记载。
其五,第一次提出了《淮南子》“二十四节气纪年法”概念,构建了天文观测、数学推算、科学验证与自然规律相结合的独立纪年法体系,建立起了“天人合一”的理论架构,形成了“观象授时”的动态平衡,重构了二十四节气的历法属性、科学机制及文化哲学,填补了中国古代历法研究史上的空白。
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