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二十四节气中的科技与文化遗产

时间:2022-04-02     作者:陈正洪,系中国气象局气象干部培训学院教授级高工【转载】   来自:光明日报
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二十四节气,记录了物候,人们也习惯按照节气安排农活。新华社发

春分刚过,清明将至。在二十四节气的循环往复中,时光荏苒。从夏朝到周朝逐渐建立起的二十四节气概念,两千多年来一直被广泛应用。其中不仅包含当时先进的科技知识,促进和服务了历史上中国的经济社会发展,对今天的气象学研究也大有裨益——中国传统气象学是个完整的知识体系,二十四节气作为宝贵的气象科技文化遗产,其作用与价值有待学术界和社会公众进一步挖掘与感知。

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从诞生到成型,二十四节气的科技历史

二十四节气,是中国人的常识,也是世界汉字文化圈中的背景知识。历史上,二十四节气经历了漫长的发展完善过程。中华文明的早期,先民生产能力增长和人口繁衍,促进了天文气象、农业科技的进步。他们努力探索周围天气和环境变化的原因,用朴素的自然观解释世界,在观察天象、探知节气、形成谚语、识别自然等方面都有初步的发展。

与二十四节气关系最紧密的,首推天文学。中国古代有发达的天文学观测,促进了古代气象学的发展,使得中国古代气象学某种程度上带有天文学的思想体系和特色。应该说,二十四节气既有气象意义,又有天文历法意义,这说明中国古代天文学对气象学的影响是很深远的。

古代中国人很重视对天文气象的观测,在对天观测中自然就有了对气象的观测。山西襄汾陶寺古观象台就是这方面比较典型的代表。它属于龙山文化陶寺遗址,考古专家确定其遗址年代为公元前2100年左右,是迄今发现中国最早遗存的古观象台遗址。通过实地模拟观测,专家们确定,陶寺早期遗址的夯土柱是用来构建观测缝的,其主要功能之一是观日出、定节气,可能还有观测其他天体现象的功能。这说明,先民利用两根土柱之间的缝隙观察太阳变化,从而推测季节变化和节气。

这在当时属于“高科技”内容,或者说代表着很强的“硬”实力。因为这样的观测需要考虑周围环境、空气能见度、经年累月的位置变化、节气记录的可靠性与对比等等,这既需要天文、气象、地理、数学等方面具有一定的知识积累,也将反过来促进这些学科的发展。而且这种观测方法,是从散漫观看日出转折到在特定参照物和固定模式中的观察,甚至是从定性走向部分定量的飞跃——这在四千多年前是相当了不起的科学技术!

二十四节气并非生而如斯,也经历过变化。

尧舜时期,先人在生活经验中逐渐发现节气在一年中的循环变化,口口相传中提出一些节气概念,后逐渐出现在文字记载中。其中很多名称与今天不同,比如“日中、日永、宵中、日短、分、至、启、闭、日夜分、春分、秋分、冬日至、夏日至、夏至”等,这些节气名称有的就慢慢消失了。《尚书·尧典》就有关于节气的早期记载,其中包括“日中、日永、宵中、日短”这些词,这可能是目前所知最早的节气词。

《夏小正》可能是现存中国最早的历书,民间用农历有时也会叫“夏历”,某种程度可能受到这部历书的影响。这部书中,根据天象历法,出现了不少节气名称,比如《夏小正》中记录“正月”。这些名词逐渐吸收到二十四节气中,而夏历一直被广泛应用直到今天,因其能够促进农业活动,也成为中国传统农业的基础之一。

周朝,中国先人利用土圭实测日晷(即在平面上竖一根杆子来测量正午太阳影子的长短),以确定冬至、夏至、春分、秋分四个节气。到了春秋战国时期,关于节气的词语更加丰富。《管子》中提出“不知四时,乃失国之基”,表明当时社会对气象等季节因素的重视及应用。《管子》中还记载了诸多节气系统和其他气象相关知识。当时的节气系统里,有三十节气系统,划分给春秋两季各8节,冬夏两季各7节,每个节气12天。这是二十四节气早期的形态。《管子·君臣下》中说“审天时”,意思是说人类只有认识了天地间万千气象、包括节气的规律,才能够不违背这种规律并服务好农业生产。《管子》中还论述了把气象规律应用于军事战争,从气象方面推进了齐国霸业。

节气本质上反映了一种客观规律,因此大家的认识和称呼趋向一致,逐渐有了比较一致的二十四节气概念。《淮南子·天文训》篇中出现了中国最全、最完整的二十四节气记载和名称,记载了我国黄河中下游地区的物候变化。《淮南子》是由西汉初年淮南王刘安召集门客撰写的,很多人熟悉它是因为其以道家思想为主,同时夹杂着先秦各家的学说。但其实,书中有许多有关自然现象的论述,特别是对中国传统气象学的贡献较多,不仅首先完成二十四个节气的论述,还记载了风及湿度的观测等。

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历法、农业、气候学……二十四节气对中国古代产生多方位影响

二十四节气产生以后,逐渐形成了严密的知识体系,在中国古代对于社会多方面的发展起到促进作用。这里,我们仅以其对历法、农业和气候学方面的影响为例。

二十四个节气对于后世历书制作影响很大,深刻印记到中国历史长河中。它是中国传统气象学的核心理论之一,逐渐成为我国古代传统文化的精髓。比如,西汉的《太初历》是中国古代第一部比较完整的汉族历法,也是当时世界上最先进的历法,其中编入了二十四节气,对指导农业及畜牧业生产与生活带来极大方便。《太初历》还以无中气的月份为闰月,比此前的年终置闰法更为合理。

节气对农业的影响就更大了,比如,对冬至时刻的细致推算,有利于安排来年的农业生产。由于中国幅员辽阔,不同地方的冬至具体时刻有所差异。例如,南宋朝廷南迁后,冬至的日影长度就与中原地区有区别。古代著名典籍《数书九章》中也有天文历法方面的问题,涉及二十四节气的推算。比如“推气治历”题:“问太史测验无道。庆元四年戊午岁冬至三十九日九十二刻四十五分,绍定三年庚寅岁冬至三十二日九十四刻一十二分。欲求中间嘉泰甲子岁气骨、岁余、斗分各得几何?”其中的“气骨”就是指冬至时刻。

其他的节气也是如此。农业史学者曾雄生指出,秦九韶的书中对冬至等节气有详细计算。在“揆日究微”中讲到这点,题目是“问历代测景,惟唐大衍历最密。本朝崇天历,阳城冬至景一丈二尺七寸一分五十秒,夏至景一尺四寸七分七十九秒,系与大衍历同。今开禧历,临安府冬至景一丈八寸二分二十五秒,夏至景九寸一分,欲求临安府夏至后,差几日而景与阳城夏至日等,较以大衍历暑景所差尺寸,各几何?”这就是需要算出当时的临安府,就是今天杭州市,在夏至后多少日的日影长度与阳城(今河南登封)的夏至日的日影长度相等——两个地方在地球上的纬度不一样,日影长度就会不一样。

中国是世界上最大的农作物起源中心之一,农业气象科学较早萌芽并快速发展。在二十四节气逐渐出现后,更加具体的七十二候与之对应,主要通过综合天文、气象、物候知识指导农业生产——五天一候,一年365天为七十二候,三候为一节气。几千年前出现的反映季节和农事活动的二十四节气与七十二候对于中国古代农业社会发展起了重要作用,至今各种描述、预测天气的谚语还在农业生产和日常生活中发挥影响。

二十四节气同时也反映了物候变化。唐高祖时代,令狐德棻在编撰著作《周书》中记载了“惊蛰……桃始华”等节气与物候现象。正是根据这个记载,再辅以其他文献,许多气象学家和气候学家认为,唐朝时黄河流域的气候比较暖和。而这样的发现,让今天的全球气候变化研究有了更深远的历史坐标——古代节气与物候知识的研究现在已经成为当代大气科学重要的分支学科,在气候变化研究中占有重要地位。

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节气与天文观测息息相关,反映了中国古代科技的发展。光明图片/视觉中国

挖掘传统气象科技文化遗产,促进现代气象研究

气象科学技术通史研究表明,中国气象学的历史发展与世界气象学发展既有共同处,更有自己的独特地位。一方面,中国相对封闭的独特的地理环境使得中国古代气象学的地域特色比较明显;另一方面,中国传统文化强大的影响力,使得中国古代气象学带有比较明显的中国传统文化特色——重视从生产实践和日常生活中积累气象知识,形成完整知识体系后,又得到了非常重要的实际运用。这在二十四节气领域体现的比较明显。

中国古代气象学蕴含着深厚的文化内涵。中国古代“天”与“气”同源,使得中国古代气象学从一开始就带有中国传统文化特色,走上了与西方同时期的从哲学思想出发的西方气象学不一样的发展路径,其文化和地域特色构成了古代4000多年的中国气象史的基调。其中,又以二十四节气为代表,既有天文含义又有气象含义,流传数千年,成了中国典型文化遗产的载体。

中国古代气象学也是中国古代科技发展的代表之一。科学史界公认,中国有传统天学、算学、农学、中医学等四大传统学科。但是,气象科技史学者经过多年研究,提出中国传统古代气象学理所当然成为第五大传统学科。其中,以二十四节气为核心的传统气象科技知识等,对于形成这个结论功不可没。

我国古代浩繁的文献典籍广泛记录了古人观察自然、认识气象的重要信息。伴随农耕文明的发展,他们发明了测度风力、湿度、降水、物候等古代气象仪器,形成了二十四节气、相雨、观天、候气等气象理论,具有鲜明的独创性,积累形成了很具特色的中国传统气象科学知识体系,在其发展进程中产生了一系列具有较高历史价值、科技价值、社会价值和文化价值的气象遗存,即气象科技文化遗产。

笔者甚至认为,四大传统学科在近代西学东渐的历史进程中逐渐或多或少失去原先特色。然而,中国古代气象学在今天并没有完全消失,特别是以二十四节气、七十二候为核心的古代气象知识框架依然流行于华夏社会,并发挥着重要的实际作用。

对于今天的气象研究和业务而言,二十四节气更具有深远影响与启示。四千多年历史的气象科学发展至今天,形成枝繁叶茂的学科群。二十四节气不仅是气象科技史、物候研究、农业气象、气象科普等学科的重要研究内容,而且对于气象预报与公众服务研究有启示。比如中国民众喜爱的二十四番花信,就直接和二十四节气知识相关。各地花信有所差异,同一地方每年也略有差异,对与此相关的旅游和经济活动,准确预报就显得非常重要。继续深入研究二十四节气、应用其中科技知识及文化遗产,可以更好发挥其现代价值。

气象事业作为科技型、基础性公益事业,挖掘二十四节气在内的气象科技文化遗产,对实现气象现代化和气象科技创新具有独特而又重要的价值,有助于气象事业高质量发展和服务气象强国建设。同时,深入认识二十四节气,可以更好认识源远流长、博大精深的中华气象科技发展历史,正确认识中华民族为世界气象科技进步做出的巨大贡献,也是构建中华气象科技文化体系,坚定文化自信和科技自信,丰富全社会历史文化滋养和气象科技文化内涵,服务气象事业高质量发展、建设气象强国的需要。