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| 編輯推薦： |
1.从圭表测影出发的古天文之旅：正午时分立杆测影，这就是中国古代天文仪器“量天尺”圭表测量的基本方法。本书介绍了圭表的发展历史、功能，以小见大，扩展讲述了二十四节气、星宿、四象相关知识，以及从中展现的中国古代科学思维、科学方法，破除中国古代没有科学的迷思。
2.权威作者力作：作者孙小淳教授为中国科学院大学人文学院院长，国际科学史研究院院士，为科技史、天文史领域著名学者，在其专业领域有着广泛的影响力。
3.兼顾专业性与科普性：本书作为专业领域内权威学者作品，内容严谨，与此同时，也具备极高的可读性，由浅入深，娓娓道来。
4.装帧精美、富有设计：内文用纸为原生米白纸的特种纸，“单黑 2专色”的印刷，图表、公式和插图统一使用紫色专色进行编排区分，内文荧光黄色设计模拟量天尺的原理，随着书页翻动，形象展示光照、影长以节气的变化，增加阅读趣味。
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| 內容簡介： |
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圭表是中国古代重要的天文仪器，被称作“量天尺”。中国古代使用圭表做出了测定时节、量天测地、确定地中、构造宇宙模型等极其重要的科学工作，其中展现出来的科学思维和科学方法具有极高的水平。与此同时，圭表测量作为一种基础的测量，在中国古代的地理测量、历法改革、度量衡系统的建立中 也发挥了作用。中国量天尺与中国古代的国家社会政治文化也是联系在一起的。本书通过中国量天尺来讲述中国古代天文学的历史，在历史的讲述中阐述古人的科学思维和科学方法，并探讨与之相关的社会价值和文化意义。
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| 關於作者： |
孙小淳，中国科学院大学人文学院教授， 国际科学史研究院院士。著有《汉代中国星空》（英文）、《文明的积淀：中国古代科技》等书。曾任国际哲学与人文科学理事会（CIPSH）执委、国际科技史与科技哲学联盟/科学技术史分会（IUHPST/DHST）理事、国际天文学联合会（IAU） 天文学史委员会主席。现任中国科学技术史学会理事长、国际天文学联合会（IAU）教育、科普和遗产分部执委等职。
杨柳，中国科学院大学人文学院博士后，特别研究助理，主要从事科学技术史、天文学史、少数民族天文学史研究，著有《彝族〈宇宙人文论〉中的天文宇宙观的特点分析》等多篇学术论文，主持国家自然科学基金青年项目。
林正心，中国科学院大学博士研究生。
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| 目錄：
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子——勾股的妙用/001
丑——最早的圭表/015
寅——圭表的功能/033
卯——圭表测影与最早的中国/051
辰——二十四节气/071
巳——将步天路：中国星空/087
午——二十八宿和四象/113
未——天地宇宙的结构与二十四节气影长/139
申——冬至的测定/153
酉——“日影千里差一寸”与天文大地测量/167
戌——量天尺有多长？/195
亥——古天文基本概念和名词/223
参考文献/249
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| 內容試閱：
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“新概念科技史”丛书总序
“新概念科技史”丛书是一套旨在通过历史角度来理解和传播科学精神的书籍。该丛书的编写理念深受美国学者托马斯·库恩的《科学革命的结构》影响，认为要真正理解科学的本质，必须研究科学在历史上的实践和发展。
这套丛书的每一本都既是历史书籍也是科普读物，通过讲述历史上的科学观念、理论、活动和实践，以及它们与社会文化的关系，来揭示科学的真正含义。它强调了历史上人们如何观察、思考、构建世界观，以及如何在生活和社会活动中创造和运用科技，将科技活动与人类文明的发展紧密联系起来，而不是仅仅用现代科学的标准来评价古人的思想。
“新概念科技史”丛书希望传达几个关键信息：
1.科学精神不是现代人或某个文明独有的。关于中国古代的部分，丛书将展示中国古代不仅有科学，而且有丰富的科学想象、灵动的科学思维，以及科学为人类需求服务的崇高理想。
2.科学的本质是什么？丛书通过阐述科学的历史揭示了科学思维的多样性，展现了文明中丰富多彩的科学活动，目的是在科学的历史中探索科学的本质。
3.摆脱对科学的误解，即那种认为只有现代科学才是科学的观点。历史上的科学思想同样激动人心，不应该因为它们过时而被标记为“非科学”或“伪科学”。人类文明一步步走来，“一切过往，皆为序章”，过去的科学经验可以为我们提供启示，使我们更有信心面对未来。
“新概念科技史”丛书注重思想性和趣味性，用简洁的篇幅深入浅出地讲述历史上的科技故事，以小见大，展现人类自古以来不懈的科学创造精神。
北京燕山出版社夏艳社长以极大的热情和惊人的效率推动这套丛书的出版，于是在作者和编辑团队的共同努力下，这套丛书很快与公众见面。丛书的出版，得到中国科学院大学人文学院新文科建设项目的长期支持和资助，谨此一并致谢！
丛书主编 孙小淳
2024年8月8日
《中国量天尺》前言
本书讲述的中国量天尺就是圭表。圭表是中国古代最古老的天文测量仪器，它由表、圭两部分组成，立表用于投影，圭是水平安放的标尺，用于测量影长。由于太阳正午的地平高度随季节变化，表影长短也随之变化，夏至时最短，冬至时最长。中国古代就用圭表测影来确定季节，同时表影观测也可以用来定方位、测时刻。
圭表实际上就是一种矩尺或勾股，虽然构造简单，却包含了深刻的测量思想和原理。据《周髀算经》记载，昔日周公问商高使用矩的方法，感叹“大哉言数！”商高则以“平矩以正绳，偃矩以望高，覆矩以测深，卧矩以知远，环矩以为圆，合矩以为方”说明用表测量的原理，并指出“数之法出于圆方，圆出于方，方出于矩，矩出于九九八十一”。这其中包含了极其深刻的数学思想。
世界其他古老文明中也有圭表。在古埃及，圭表是一种L形仪器，有一个较短的立臂（勾）和一个较长的横臂（股），叫作“setchat”，有“智识之器”的意思。这与商高“知地者智，知天者圣，智出于勾，勾出于矩”的说法如出一辙。
圭表测影在中国有极其悠久的历史。在距今4000多年的陶寺文化遗址，发现了最早的圭表。传说周公在阳城进行圭表测影，以定“地中”。汉代以后的历法，都以圭表测影定二十四节气。元代郭守敬用四丈高表观测，同时使用景符改进测量，他的成果成为中国历史上最重要、最精确的测量。圭表测影可以说是见证了中国自远古以来天文学的发展历程。
本书的构思就是通过中国量天尺来讲述中国古代天文学的历史，在历史的讲述中阐述古人的科学思维和科学方法，探讨与之相关的社会价值和文化意义。中国古代使用圭表这样看似简单的仪器，做出了测定时节、量天测地、确定地中、构造宇宙模型等极其重要的科学工作，其中展现出来的科学思维和科学方法具有极高的水平。与此同时，圭表测量作为一种基础的测量，在中国古代的地理测量、历法改革、度量衡系统的建立中也发挥了作用。中国量天尺与中国古代的国家社会政治文化也是联系在一起的。
就“地中”这一概念来说，它涉及“中国”的起源和中华民族的认同。中国古代确定“地中”，其政治意义是十分明显的，就是要确立中央国家的合法地位。而“地中”的确定，则 要依据圭表测影这样的科学测量。从这个例子中，我们可以看到古代天文学与国家政治的密切联系。由此也提醒我们，看古代科学，不能把它与当时的社会政治文化割裂开来。我们只有在历史的情景中，才能对古代科学有更好的理解和把握。
中国古代的圭表测量主要是测定二十四节气。这既是时间概念，又是空间概念。二十四节气既是一年中的二十四个时刻，又是星空的二十四个位置。因此我们在讲述圭表测量时，就不能不涉及中国古代的星空、二十八宿、四象等。中国古代星空是世界上独特的星象体系，与古希腊的星空相映成趣，它把天上的星官与人间的事物相对应，构成了“天人对应”的体系，这是中国古代星空的重要特色。
圭表测影与中国古代宇宙观的构建是本书探讨的重要问题。我们分析了中国古代如何把勾股测量运用于天地宇宙模型的构造之中。其中包括了巧妙的构思和科学的推理，但也存在错误的假设。我们对圭表测影“千里差一寸”说法的来源提出了新的看法，并介绍了由这种说法构造的《周髀算经》盖天说宇宙模型、浑天说与盖天说的论争，以及唐代天文学家对“千里差一寸”这一谬论的彻底否定。我们的分析表明，探讨古代科学思想，不能用简单的“对”或“错”来判定，而是要看它在当时的科学理论构建中发挥了怎样的作用。中国古代利用圭表测影而做的宇宙论构建，恰恰符合“猜想与反驳”的科学思维。
本书最后讨论量天尺的长度，考察其与中国古代度量衡标准的关系，揭示了中国古代社会“以天地自然为法”的社会准则，思想极为先进，走在了世界文明发展的前列。我们从量天尺看到中国古代坚持不懈的“究天人之际”的科学探索。
写作本书的想法是在筹备纪念国际哲学与人文科学理事会（CIPSH）75周年国际学术会议的过程中提出的。这次会议的主题是“时间”。本书以中国量天尺为题讲述中国古代的时间测量和时间观念。在本书写作的过程中，除了合作者杨柳、林正心的共同努力，研究生孔祥帅、秦宇、郝铭辉也参与了讨论，并协助搜集相关资料和插图。北京燕山出版社夏艳社长及她的出版团队吴蕴豪博士、谢志明编辑对本书书稿进行了仔细且高效的编辑。张宇设计师的封面设计，可以说是抓住了本书的主旨“如日中天”。内页中的莹黄色设计形象生动地模拟了量天尺测量的原理：书页的中缝底端立杆（“表”）与地脚卧尺（“圭”）构成了圭表的两个主要部分，圆点代表当日正午的太阳，照射表杆投影在圭尺之上。翻动书页，太阳周期性地高低移动，表影长短伸缩，呈现出节气的变化。这些巧妙设计为本书增色不少，给人耳目一新的感觉。在此一并致谢！
孙小淳
2024年8月9日
陶寺与最早的“中国”
中国古代的“中国”概念应该诞生于西周何尊铭文“中国”之前。在不同的历史时期，“中国”概念的内涵与外延都有所变化。商文化中已有“中国”概念，《诗经·商颂·殷武》：“商邑翼翼，四方之极。”极就是中的意思，表明商王朝都城被视为天地之中。考古学家认为，偃师商城是商王朝的早期都城之一，在二里头遗址的北侧，占据洛阳地中的核心区域。此外，殷墟卜辞中常有“王立中”的说法，“王立中”即圭表测量。商代晚期商王屡次圭表测量立中，除了制定和校正历法之外，也是为了确立“地中”。
夏代应该也有了“中国”的观念。考古学家许宏认为夏朝二里头文化为“最早的中国”（许宏，2009）。二里头文化是中原地区最早的广域王权国家，从周武王和成王营建东都洛阳的情况来看，周人显然是因袭夏人既有的地中观念。所以《说文》中有“夏，中国之人也”的说法。
更古老的“地中”观念可以从陶寺文化中发现。陶寺遗址是中国黄河中游地区以龙山文化陶寺类型为主的遗址，为华夏族先民所创造，是华夏文明的源头之一。
陶寺遗址位于山西省襄汾县陶寺村南，是中原地区龙山文化遗址中规模最大的几处之一。经过研究，确立了中原地区龙山文化的陶寺类型，近年来对陶寺遗址的发掘研究，从环境考古、动物考古、植物考古（孢粉、浮选、选种）、人骨分析、DNA分析、天文学考古等多个方面判断陶寺文化的绝对年代为公元前2300―公元前1900年。
在陶寺遗址发现了古观象台，以观测日出方位定时节，说明了陶寺文化已经具有国家形态。陶寺遗址对复原中国新石器时代晚期的社会性质、国家产生的历史及探索夏文化都具有重要的学术价值。在陶寺遗址还进一步发现了用于测影的圭表，这不能不令人想到陶寺也具有国家政治文化中心的性质。考古学家何驽就认为陶寺也曾是“地中”，是“最早的中国”（何驽，2001）。
陶寺遗址作为“地中”，从圭表测影的历史数据中也可找到蛛丝马迹。《周髀算经》中记载的八尺的夏至、冬至影长分为一尺六寸和一丈三尺五寸。这一数据与其他大多数古文献
记载的大有不同，夏至影长比一尺五寸长一寸，测量地显然要比洛邑、阳城地中更北一些，如果按照“千里差一寸”的说法，按上面的计算方法：
夏至日高正切=80/16=5
冬至日高正切=80/135=0.5926
求日高并加蒙气差改正，得：
夏至日高为78.69°
冬至日高为30.62°
由此得：
黄赤交角=（78.69°－30.62°）/2=24.03°
地理纬度=90°－（78.69°＋30.62°）/2=35.36°
这个地理纬度与陶寺遗址的地理纬度35.88度比较接近，但还差半度左右。
对于陶寺发现的漆杆，孙小淳提出这可能是当时使用的圭表的圭，其距杆一端约40厘米处的粉红标志当是指圭表夏至日影所在（何驽，2009；黎耕、孙小淳，2010）。何驽考证当时的尺长约为25厘米，这样陶寺圭表夏至就为1.6尺，与《周髀算经》中的记载一致。也就是说，陶寺圭表影长就是《周髀算经》中影长数据的来源。这个影长其实与陶寺的实测影长并不相符，实测影长应为1.69尺。这表明陶寺圭表对应的“地中”应在陶寺遗址南面一些。据何驽的研究，这个“地中”可能是晋南垣曲盆地和运城盆地的庙底沟二期文化。垣曲地区的地理纬度为34°59′―35°26′，钱宝琮在《盖天说源流考》中计算《周髀算经》数据实测点地理纬度为35°20′42″，当在垣曲地区内偏北处；赵永恒计算的纬度35.12°―35.28°，即35°7.2′―35°16.8′，更加符合垣曲地区的地理纬度。由此可以推测陶寺圭尺上1.6尺的夏至影长标志，是从陶寺文化的源头垣曲地区庙底沟二期文化继承下来的。这些都属于“陶寺文化”。因此，可以说陶寺文化是“最早的中国”所在。
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