圭表的产生与回字形祭坛有着深刻渊源

　　观测天象，了解宇宙，对于时间规律的认识和掌握是人类科学发展史的重要内涵，尤其是农业的产生和发展更是离不开历法知识。中国是最早掌握历法的国家之一，对于日月星辰以及物候的观察，在《淮南子》、《夏小正》、《左传》、《吕氏春秋》等史书中有很多记载。

　　除了观察记录日月在天空中的运行轨迹外，观测日出日落的方位以及日影的变化，应该是非常重要的方面，并在观测的实践中，最终发明了圭表以及晷仪等观测工具。天文历法的产生，应是在实地的观测中逐渐被发现和总结出来的。

　　刘斌认为，圭表的产生，最早应该只有圭而无表，圭起初应该只是用不同的土在地上做出日出日落的方位标记，正像良渚文化中的祭坛那样，用灰土框标出观察的方位。这种以两种土叠加的方式，或许正是“圭”字起源的真正含义。“早期的文献中往往称‘土圭’，我认为应该就是在地上做出标记的一种称谓。”刘斌说，《周礼·春宫·典瑞》记载了“土圭以致四时日月”。

　　表应该是在土圭的使用过程中逐渐发现的，表的投影有两个作用，一个是可以观测太阳的方向；另一个是通过观测日影的长度，同样可以知道时间季节的变化，而且由表影落在圭面上的位置，可以更精确地计算时间，因此才有了圭表的结合。

　　上海交通大学博士生导师、中国科学技术史学会副理事长江晓原教授告诉记者，古时候，人们在水平地面上制作圭面，用悬垂线垂直竖立一根杆子，就是“表”。圭表不仅可以测定时间，还可以用来确定东西南北的方向。画一个圆圈，圆心上垂直树立一根杆子，即表。当日出时，太阳光在表上的投影与圆圈形成一个焦点；日落时又形成一个焦点。把圆圈上的两个焦点连起来，其垂直平分线所指的方向就是正南北方向。这种测量方位的方法在《周髀算经》中早有记载：“以日始出，立表而识其晷。日入复识其晷，晷之两端相直者正东西也。中折之指表者，正南北也。”

　　《淮南子·天文训》中记载了另一种立表的方法：“正朝夕，先树一表东方，操一表却去前表十步以参望，日始出北廉。日直入，又树一表于东方，因西方之表以参望，日方入北廉，则定东方。两表之中，与西方之表，则东西之正也。日冬至，日出东南维，入西南维；至春秋分，日出东中，入西中；夏至，出东北维，入西北维，至则正南。”刘斌认为，这种以正东西基线为基础，确定东南西南，东北西北的四维，与良渚文化灰土框的定向方法十分相似，而且以表的方法比只用土圭的方法更为准确。瑶山与汇观山祭坛都为正方向，良渚文化的墓葬一般也为南北方向，相信良渚先民也应该是用这样的方法确定方向的。

　　《周髀算经》中记载了更为精确详细的立表测年方法，移植到一块特制繁荣木板或石板上，中间垂直竖立一根细柱，就产生了简便而可移动的“晷仪”。

　　随着观测经验的积累与总结，观测太阳方位的圭表逐渐被一种更为简便而准确的观测日中时圭影长度的圭表所代替。

　　刘斌说，我们虽然无法断定良渚文化是否已经发明了像周汉时期那样的移动式晷仪，或者是否已经掌握了更为简易的测定日影长度的圭表，但是，精心设计建筑的良渚祭坛在使用了一段时间后被轻易地废弃了，而且在良渚文化中期以后至今尚未发现类似的祭坛。如果合理地解说这一现象，那就是良渚先民很可能掌握了一种更为简便有效的观测方法，使得观象地点的选择不再那么严格而固定，从而取代了那种在山顶上建造观象台的方式。良渚文化晚期出现在玉璧等器物上的台形图案与鸟杆等符号，似乎是一种在高台上立表的象征。这可能正是良渚文化晚期对于立表观象的一种记录。