趙永恒、李勇
（中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái) 100012）
一、引言
二十八宿是中國(guó)傳統(tǒng)天文學(xué)的重要組成部分，它們分別為：
東方七宿：角、亢、氐、房、心、尾、箕；
南方七宿：井、鬼、柳、星、張、翼、軫；
西方七宿：奎、婁、胃、昂、畢、觜、參；
北方七宿：斗、牛、女、虛、危、室、壁。
中外學(xué)者對(duì)二十八宿的起源問(wèn)題已經(jīng)爭(zhēng)論了近二百年（參見(jiàn)文[1-3]）。關(guān)于二十八宿的起源地，有中國(guó)、印度和巴比倫三種觀點(diǎn)，而以中國(guó)起源說(shuō)最為有力[2]。
二十八宿的名稱(chēng)完整地出現(xiàn)于先秦文獻(xiàn)《呂氏春秋》、《逸周書(shū)》、《禮記》、《淮南子》和《史記》中，《周禮》也提到了“二十八星”。文獻(xiàn)學(xué)考證的結(jié)果，二十八宿的形成年代是在戰(zhàn)國(guó)中期（公元前四世紀(jì)）[4]。
在考古發(fā)現(xiàn)中，長(zhǎng)沙馬王堆帛書(shū)《五星占》（公元前168年）、湖北睡地虎竹簡(jiǎn)《日書(shū)》（公元前2世紀(jì)中葉）、安徽雙古堆圓盤(pán)漆器（公元前165年）和湖北曾侯乙漆箱蓋（公元前433年）均出現(xiàn)了完整的二十八宿名。陳邦懷、饒宗頤和沈健華在商代金文和甲骨文中考釋出12-18個(gè)屬于二十八宿體系的星宿名[5]。其中，曾侯乙漆箱蓋上的二十八宿星圖的發(fā)現(xiàn)突破了文獻(xiàn)考證所得出的二十八宿的形成年代。
竺可楨對(duì)二十八宿與天球赤道的最佳會(huì)合年代作過(guò)計(jì)算，在公元前4500年至前2400年間相合的最多，達(dá)12宿[1]。當(dāng)然，竺可楨后來(lái)也將二十八宿的形成年代退到了公元前四世紀(jì)[6]。馮時(shí)將二十八宿中的赤道星宿和黃道星宿加以區(qū)分，計(jì)算出自公元前3500年至前3000年間，赤道星座的位置與赤道符合得最為理想[3]。
本文按照天象計(jì)算的研究思路，以當(dāng)前國(guó)際天文界使用的最新的歲差模型，來(lái)計(jì)算二十八宿形成的可能年代，并在此基礎(chǔ)上討論二十八宿體系的演變。
二、二十八宿的形成年代
在以下計(jì)算中，歲差改正使用國(guó)際天文學(xué)會(huì)（IAU）推薦的P03模型[7]，二十八宿中的恒星的坐標(biāo)和自行數(shù)據(jù)使用依巴谷星表[8]。
1、與赤道和黃道相合的宿數(shù)
由于歲差的影響，二十八宿在天球赤道坐標(biāo)系中的位置（即赤經(jīng)和赤緯）是隨年代而變化的，星宿離赤道的距離（赤緯）也隨著變化，而星宿離黃道的距離（即黃緯）則變化甚小。因此，二十八宿與黃道相合的宿數(shù)幾乎不隨年代而變化，在黃道上的只有角、氐、房、井和鬼五宿；二十八宿與赤道相合的宿數(shù)則隨年代而改變。
因此，二十八宿與赤道相合的宿數(shù)最多的年代可以作為二十八宿體系形成的年代。
圖1a表示的是二十八宿與赤道相合的宿數(shù)則隨年代的變化，在赤道上的星宿最多時(shí)達(dá)13宿。圖1b表示的是二十八宿與赤道或黃道相合的宿數(shù)則隨年代的變化，在赤道或黃道上的星宿最多時(shí)達(dá)18宿。
圖1 二十八宿在不同年代的分布情況。橫坐標(biāo)為年代，從公元前10000到公元2000，正數(shù)為公元后，負(fù)數(shù)為公元前；縱坐標(biāo)為宿數(shù)。圖a為赤道宿數(shù)：實(shí)線(xiàn)表示跨赤道的宿數(shù)，兩條短劃線(xiàn)表示在赤道兩側(cè)1o和2o內(nèi)的宿數(shù)，兩條點(diǎn)劃線(xiàn)表示在赤道兩側(cè)5o和6o內(nèi)的宿數(shù)。圖b為赤道和黃道宿數(shù)：實(shí)線(xiàn)表示跨赤道或跨黃道的宿數(shù)，兩條短劃線(xiàn)表示在赤道或黃道兩側(cè)1o和2o內(nèi)的宿數(shù)，兩條點(diǎn)劃線(xiàn)表示在赤道或黃道兩側(cè)5o和6o內(nèi)的宿數(shù)。圖c位月舍宿數(shù)：圖中實(shí)線(xiàn)表示赤經(jīng)相差13 o.176的宿數(shù)，短劃線(xiàn)表示赤經(jīng)相差13 o.176±1o內(nèi)的宿數(shù)，點(diǎn)劃線(xiàn)表示赤經(jīng)相差13 o.176±2o內(nèi)的宿數(shù)。圖d為對(duì)偶宿數(shù)：圖中實(shí)線(xiàn)表示赤經(jīng)相差180o的成對(duì)宿數(shù)，短劃線(xiàn)表示赤經(jīng)相差180±1o內(nèi)的宿數(shù)，點(diǎn)劃線(xiàn)表示赤經(jīng)相差180±2o內(nèi)的宿數(shù)。
2、月舍宿數(shù)
《呂氏春秋·圓道》說(shuō)：“月躔二十八宿，軫與角屬，圓道也。”東漢王充在《論衡·談天》中也說(shuō)：“二十八宿為日月舍，猶地有郵亭，為長(zhǎng)吏廨矣。郵亭著地，亦如星舍著天也?！边@說(shuō)明二十八宿是為觀測(cè)月亮之行度而建立的[9]。恒星月的長(zhǎng)度為27.32166日，月亮差不多每天移動(dòng)一宿。這樣，在二十八宿形成的年代，二十八宿應(yīng)當(dāng)是沿黃道或赤道均勻分布的，兩個(gè)宿之間的距離約為360o/27.32166=13o.17636。
圖1c給出符合“月躔二十八宿”的宿數(shù)隨年代的變化。計(jì)算宿數(shù)的方法是，對(duì)某宿來(lái)說(shuō)，赤經(jīng)加上13o.17636后與下一宿相重疊，則算入月舍宿數(shù)。從圖中可看到，月舍宿數(shù)最多時(shí)達(dá)24-25宿。
3、對(duì)偶宿數(shù)
中國(guó)古代日躔所在往往以月望所在之宿定之，則二十八宿兩兩相對(duì)成偶，相隔半個(gè)周天，如角配奎、亢配婁、氐配胃等[1][9]。
圖1d給出二十八宿相對(duì)成偶的宿數(shù)隨年代的變化。計(jì)算方法是，將某一宿的赤經(jīng)加上180o后與另一宿相重疊，則此兩宿對(duì)偶。從圖中可以知道，對(duì)偶宿數(shù)最多時(shí)達(dá)26-28宿。
4、二十八宿的形成年代
綜合以上結(jié)果可以看到，在公元前6000年至前5000間，無(wú)論是二十八宿與赤道和黃道相合的宿數(shù)、還是月舍宿數(shù)和對(duì)偶宿數(shù)都達(dá)到了局部極大值。極大值所對(duì)應(yīng)的年代是：
赤道宿數(shù)在公元前5980至前5570年達(dá)到13宿；
赤道和黃道宿數(shù)在公元前5980至前5570年達(dá)到18宿；
月舍宿數(shù)在公元前5690至前5120年達(dá)到24宿；
對(duì)偶宿數(shù)在公元前6000至前5170年達(dá)到26宿。
這四個(gè)年代的共有區(qū)間是自公元前5690至前5570年，因此二十八宿體系的形成年代就應(yīng)該是在這120年里。
要得到形成二十八宿體系的最可能的年代，可以使用如下方法：1）二十八宿的各宿都是由多顆恒星組成的，將每一宿中的恒星的赤緯或黃緯進(jìn)行平均，平均值相當(dāng)于該宿距赤道或黃道的平均距離；2）對(duì)每一宿，在距赤道和距黃道的兩個(gè)距離中，選擇絕對(duì)值小的距離，以作為該宿離開(kāi)赤道或黃道的距離；3）將二十八宿離開(kāi)赤道或黃道的距離做平方和，以表征二十八宿與赤道或黃道的符合情況；平方和的值越小，表明二十八宿與赤道或黃道的符合情況就越好。
因參宿和觜宿在大部分的年代中都是遠(yuǎn)離赤道或黃道，故在實(shí)際計(jì)算中只用了其它二十六宿，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2。計(jì)算結(jié)果表明，二十六宿與赤道或黃道符合得最好的年代是公元前5669年，這是處于上述年代區(qū)間里的。
因此，二十八宿體系的形成年代在公元前5670年前后。
在這個(gè)年代，二十八宿在天球赤道坐標(biāo)系中的分布見(jiàn)圖3a，春分點(diǎn)的赤經(jīng)為0o（即春分時(shí)太陽(yáng)的赤經(jīng)為0o，下同），夏至點(diǎn)的赤經(jīng)為90o，秋分點(diǎn)的赤經(jīng)為180o，冬至點(diǎn)的赤經(jīng)為270o。從圖中可以看出，東方七宿分布在夏至點(diǎn)到秋分點(diǎn)之間，北方七宿分布在秋分點(diǎn)至冬至點(diǎn)之間，西方七宿分布在冬至點(diǎn)和春分點(diǎn)之間，南方七宿分布在春分點(diǎn)至夏至點(diǎn)之間，這恐怕不是巧合。在該年代的初春，黃昏時(shí)可看到東方七宿正在從東方升起，西方七宿在西方沉沒(méi)，而南方七宿正在南方天空橫貫東西，恰好符合“四陸”的含義。
從圖中還可以看出，在西方七宿中，觜參二宿遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離赤道和黃道，似乎與其它二十六宿不屬一個(gè)體系中；昴畢二宿在黃道附近，婁、胃二宿介于赤道和黃道之間，奎宿在赤道上。在東方七宿中，角、亢、氐、房、心五宿在黃道附近，尾、箕二宿在赤道上。南方七宿和北方七宿中，除鬼宿在黃道上，其它各宿均在赤道附近。
圖2 二十八宿與赤道和黃道間的距離隨年代的變化。橫坐標(biāo)為年代，從公元前10000到公元2000，正數(shù)為公元后，負(fù)數(shù)為公元前；縱坐標(biāo)為二十八宿的赤緯或黃緯的平方和。
圖3 二十八宿在天球赤道坐標(biāo)系中的位置。橫坐標(biāo)是赤經(jīng)，縱坐標(biāo)是赤緯，均以度為單位。a為公元前5670年時(shí)，b為公元前2400年，c為公元前2176年，d為公元前1000年。
三、二十八宿的演變
古代中國(guó)往往使用日躔所在之宿來(lái)判斷季節(jié)。而由于歲差的影響，二分（春分、秋分）和二至（夏至、冬至）所在之宿也會(huì)發(fā)生變化。下面從古代文獻(xiàn)的記載來(lái)探討一下二十八宿隨年代的演變。
1、“房昴為緯，虛張為經(jīng)”
《黃帝內(nèi)經(jīng)·靈樞》的“衛(wèi)氣行第七十六”記載：“黃帝問(wèn)于岐伯曰：愿聞衛(wèi)氣之行，出入之合，何如？岐伯曰：歲有十二月，日有十二辰，子午為經(jīng)，卯酉為緯。天周二十八宿，而面有七星，四七二十八星，房昴為緯，虛張為經(jīng)?！?div style="height:15px;">
這里的“子午卯酉”指的是月份，子月是冬至所在的月份，午月是夏至所在的月份，卯月是春分所在的月份，酉月是秋分所在的月份。因此，這段話(huà)表明冬至點(diǎn)在虛宿、夏至點(diǎn)在張宿、春分點(diǎn)在昴宿、秋分點(diǎn)在房宿。
唐初的楊上善在《黃帝內(nèi)經(jīng)太素》對(duì)此段話(huà)的評(píng)論是：“經(jīng)云‘虛張為經(jīng)’者錯(cuò)矣，南方七宿星為中也?！彼J(rèn)為夏至點(diǎn)是在星宿而不是張宿。
按照宿度的定義，某宿的范圍是從本宿的起點(diǎn)直到下一宿的起點(diǎn)。由此，我們計(jì)算出二分二至太陽(yáng)所在宿的年代如下表：
分至
太陽(yáng)所在赤經(jīng)
太陽(yáng)所在宿
年代范圍
春分
0o
昴
公元前2664年－公元前2176年
夏至
90o
張
公元前3854年－公元前2561年
星
公元前2560年－公元前2025年
秋分
180o
房
公元前2803年－公元前2315年
冬至
270o
虛
公元前2494年－公元前1853年
從表中可知，夏至點(diǎn)在張宿的年代與其他三宿的年代不合，而夏至點(diǎn)在星宿是合適的。由此，可以得到““房昴為緯，虛星為經(jīng)”的年代為公元前2494年至前2315年，取約數(shù)為公元前2400年（見(jiàn)圖3b）。
此外，《史記·律書(shū)》在解釋虛宿的含義時(shí)說(shuō)：“虛者，能實(shí)能虛，言陽(yáng)氣冬則宛藏于虛，日冬至則一陰下藏，一陽(yáng)上舒，故曰虛?！斌每蓸E認(rèn)為“我國(guó)想來(lái)有冬至日在虛之傳說(shuō)矣?！保?］從上表可知，冬至點(diǎn)在虛宿的年代是公元前2494年至前1853年。
同時(shí)，“昴”的含義是“日在卯”，即卯月時(shí)太陽(yáng)在昴宿。從上表可知，春分點(diǎn)在昴宿的年代是公元前2664年至前2176年。
2、《尚書(shū)》四仲中星
《尚書(shū)·堯典》記載了著名的四仲中星：日中星鳥(niǎo)，以殷仲春；日永星火，以正仲夏；宵中星虛，以殷仲秋；日短星昴，以正仲冬。
古今中外對(duì)此討論得非常多，竺可楨以實(shí)測(cè)的角度考證出是殷末周初之現(xiàn)象［10－12］。
我們認(rèn)為四仲中星是和上述《靈樞》的記載一樣，也是用來(lái)確定二分二至的，只不過(guò)是用昏中星來(lái)表示的。例如，冬至日在虛宿，黃昏時(shí)太陽(yáng)在西方地平線(xiàn)，即黃昏時(shí)虛宿在西方，此時(shí)春分點(diǎn)在南方，而春分日在昴宿，故仲冬昴宿“昏中”。
在四仲中星里，虛宿和昴宿是很明確的，由上表可知“冬至日在虛”和“春分日在昴”的年代范圍為公元前2494年至前2176年。
對(duì)于“鳥(niǎo)”星，一般認(rèn)為不出柳、星、張三宿。但夏至日在柳宿或日在張宿的年代都超出了由虛昴二宿定出的年代范圍，因此只能是夏至日在星宿。
對(duì)于“火”星，如果它是心宿，即秋分日在心宿，其年代遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出上述年代范圍。實(shí)際上，十二次中的“大火”是指氐、房二宿［2］。如此，可得下表：
分至
昏中星
日在宿
對(duì)應(yīng)宿
年代范圍
春分
鳥(niǎo)
昴
公元前2664年－公元前2176年
夏至
火
鳥(niǎo)
星
公元前2560年－公元前2025年
秋分
虛
火
房
公元前2803年－公元前2315年
氐
公元前2314年－公元前1289年
冬至
昴
虛
公元前2494年－公元前1853年
從上表可知，若秋分日在房宿，則四仲中星的年代與前述《靈樞》天象的年代一樣。若秋分日在氐宿，則四仲中星的年代為公元前2314年至前2176年。我們傾向于取后一年代，圖3c給出公元前2176年時(shí)的二十八宿天象圖。
3、《史記》“二十八舍”
《史記·律書(shū)》記載的“二十八舍”，與通常的二十八宿相比，差別是用建替代斗、用參替代觜、用伐替代參、用狼替代井、用弧替代鬼?！稘h書(shū)·天文志》所引的《甘氏星經(jīng)》與之相同。在《禮記·月令》的記載中，也是用建星替代斗宿、用弧替代鬼宿。
在二十八宿體系形成的年代，即公元前5670年前后，二十八宿基本上是沿赤道均勻分布的，即各宿的赤經(jīng)之差是相似的（見(jiàn)圖3a）。然而，由于歲差的影響，各宿的赤經(jīng)隨著年代而變化，各宿的宿度（即與下一宿的赤經(jīng)差）變得廣狹不一。
圖3d顯示的是公元前1000年二十八宿在赤道坐標(biāo)系中的位置，從中看出斗宿和牛宿、井宿和鬼宿的間距變得很寬。因?yàn)榻ㄐ钦锰幱诨藓团Ｋ拗g，故用建星替代斗宿；而因鬼宿離柳宿太近，故用弧替代鬼；用狼替代井也是同樣道理。因觜參幾乎重疊，故用參替代觜、用伐替代參。這就是產(chǎn)生“二十八舍”的道理。
當(dāng)然，《禮記》和《史記》所記載的古人對(duì)二十八宿的變革并沒(méi)有被后人所接受，但從中可以看到古人對(duì)“月躔二十八宿”和“星宿對(duì)偶”的追求。
當(dāng)然，在此后的歷史中，因歲差的影響，人們還對(duì)二十八宿的一些宿進(jìn)行了調(diào)整，包括對(duì)宿中距星的調(diào)整。
四、二十八宿的起源
關(guān)于二十八宿的起源，文獻(xiàn)中語(yǔ)焉不詳。
唐初的李淳風(fēng)在《隋書(shū)·天文志》中說(shuō)：“爰在庖犧，仰觀俯察，謂以天之七曜、二十八星，周于穹圓之度，以麗十二位也。...昔者滎河獻(xiàn)箓，溫洛呈圖，六爻摛范，三光宛備，則星官之書(shū)，自黃帝始?！?他認(rèn)為伏羲創(chuàng)立了二十八宿，用以確定十二月，而黃帝開(kāi)始編制星官之書(shū)。
《后漢書(shū)·郡國(guó)志》注引皇甫謐《帝王世記》云：“及黃帝受命，始作舟車(chē)，以濟(jì)不通。乃推分星次，以定律度?！蔡煊惺?，日月之所躔也；地有十二分，王侯之所國(guó)也。故四方方七宿，四七二十八宿，合百八十二星。…凡中外官常明者百二十四，可名者三百二十，合二千五百星。微星之?dāng)?shù)，凡萬(wàn)一千五百二十星，萬(wàn)物所受，咸系命焉。此黃帝創(chuàng)制之大略也?！边@里是說(shuō)黃帝創(chuàng)立十二次，并對(duì)中外星官做了記錄。
以上兩條文獻(xiàn)記載，都說(shuō)明二十八宿的創(chuàng)立與確定日月之躔有關(guān)，是為了確定季節(jié)和月份，也說(shuō)明二十八宿創(chuàng)制于“觀象授時(shí)”時(shí)期。
古人的“觀象授時(shí)”，特別是確定一年的開(kāi)始（年首）和季節(jié)，大概使用下述幾種方法：
1）太陽(yáng)影長(zhǎng)：立竿見(jiàn)影，測(cè)量太陽(yáng)的影長(zhǎng)，根據(jù)中午太陽(yáng)影長(zhǎng)的變化來(lái)確定季節(jié)，比如冬至日就是太陽(yáng)影長(zhǎng)最長(zhǎng)的那日。
2）太陽(yáng)出沒(méi)方位：可以用太陽(yáng)出沒(méi)的方位來(lái)判斷季節(jié)。
3）偕日升和偕日沒(méi)：在日出前觀察哪些亮星剛剛升起，稱(chēng)“偕日升”；或在日落后觀察哪些亮星跟著落下，稱(chēng)“偕日沒(méi)”。例如，古埃及就是依據(jù)天狼星的偕日升來(lái)判斷尼羅河的泛濫，由此得出一年為365天。
4）昏星和晨星：依據(jù)某亮星在清晨或黃昏時(shí)的位置來(lái)判斷季節(jié)，也可利用拱極星如北斗來(lái)判斷季節(jié)。
5）昏中或晨中：即在黃昏或清晨時(shí)看正南方的星宿是哪一個(gè)來(lái)判斷季節(jié)。
6）晨昏出沒(méi)：在清晨或黃昏時(shí)，觀察星宿的出沒(méi)來(lái)判斷季節(jié)。如古埃及將赤道附近的星分為36組，每組管十天，為一旬。當(dāng)黎明時(shí)看到某一組星升起，就知道是哪一旬。三旬為一月，四月為一季，三季為一年，一年360天。
7）二十八宿的月站：依據(jù)月相和月亮所在宿來(lái)判斷季節(jié)，比如滿(mǎn)月時(shí)月亮所在宿與太陽(yáng)所在宿正好相差180度，上弦月或下弦月時(shí)月亮所在宿與太陽(yáng)所在宿相差90度，而太陽(yáng)所在宿就對(duì)應(yīng)著季節(jié)或月份。
除使用太陽(yáng)出沒(méi)方位或太陽(yáng)影長(zhǎng)外，古人經(jīng)常使用星宿來(lái)判斷季節(jié)。參宿“三星”可能是最早被用來(lái)判斷季節(jié)或年首的，比如我國(guó)一些少數(shù)民族、以及在澳大利亞和太平洋島上的土著使用參宿和昴宿來(lái)定季節(jié)?！妒酚洝ぬ旃贂?shū)》曰：“昴曰髦頭，胡星也。”
古代傳說(shuō)燧人氏“察辰心而出火”，即用大火星（心宿二）的晨出來(lái)確定一年的開(kāi)始?！妒印吩疲骸办萑松嫌^辰心，下察五木，以為火也?！薄渡袝?shū)大傳》云：“遂人以火紀(jì)?！膘萑耸蠈⑻焐系拇蠡鹦桥c人間的用火聯(lián)系起來(lái)，故《路史》云：“昔者遂人氏作，觀乾象察辰心而出火，作鉆燧別五木以改火，豈惟恵民哉，以順天也?！?div style="height:15px;">
用參和大火來(lái)確定一年的開(kāi)始或季節(jié)的方法可能一直流傳流傳了下來(lái)?！蹲髠鳌ふ压酚涊d：“昔高辛氏有二子，伯曰閼伯，季曰實(shí)沈，居于曠林，不相能也。日尋干戈，以相征討。后帝不臧，遷閼伯于商丘，主辰。商人是因，故辰為商星。遷實(shí)沈于大夏，主參。唐人是因，以服事夏商?！?div style="height:15px;">
