在古代，圭表测影（却）是一个非常独特的天文技术，因为它是最简单的天文技术，只需要一根棍就可以观测。它也是延续时间最久的，几千年的过程里面都有圭表测影。我们之前最早发现的圭表是东汉的仪征铜圭表，已经做得非常漂亮了，它还可以翻，是一个折叠性的，就跟我们弹簧刀似的，做得很漂亮。明清的这种大圭表大家也很清楚。到元代的时候，郭守敬又做了四丈高表。

这个是在登封的测影台，有这样的一个石桩子，上面写着“周公测影台”五个字。1939年的时候，中央研究院的董作宾他们对这个地方进行了考察，也有一个考察报告专门出来。他们就认为这个桩子实际上是唐代人立的，并不是原来周公在这地方测的，但是也就是说唐代就传说周公曾经在这个地方测影，在我们很多古代的文献里都传说周公测影，而且周公测影还有不同的版本。比如说像《周髀》里面标出来的冬至影长一丈三尺五寸，夏至影长一尺六寸。就是《周礼》里面要稍微短一点，是一丈三尺和一尺五寸。它还有不同的数据，但是不管《周礼》还是《周髀》都宣称是周公做的。当然我们不知道它究竟是谁做的，在文献学上现在也有很大的争议，究竟是什么年代的我们不清楚。至少大家都传说周公曾经测过影，那么这个地方就是这样的一个东西。

同样，在明清的时候，就是铜制圭表，这个圭表现在很常见，在南京紫金山上就有。那是明代的一个铜圭表，在北京的古观象台也有。所以这样的圭表很常见了，在明清时候基本上是这样一个建制，这个圭表它的高是八尺。实际上圭表在中国所有的文献里都是八尺，从来没变过。但是你测出来的影长也是尺寸，所以其实是一个比例关系，它究竟是多长我们也并不太关心，反正是八尺表，测出来影长是多少，它这个比例是对的。

但是根据我们最新的一些考证，就是中国古代的度量衡虽然经历了很多变化，但是它有一种度量衡叫天文尺。大约一天文尺是25厘米左右，实际上天文尺没有太大的变化。虽然市尺变化很大，但是天文尺始终是这么样一个规制。

在元代的时候，郭守敬就做了四丈的一个高表，他做这个东西是当时他在做《授时历》的改历，那么他为了获得更精确的一些数据，他认为把圭表能够变成原来的几倍之后，那么我的误差就会更精确。他同时还做了景符，那么通过这些观测就能够让圭表测影达到一个更精致的状态。从我们现在用天文学理论都可以很简单地对他当时的数据进行验证，实际也证明郭守敬的观测确实是非常准的。郭守敬所记载的这些天文数据，基本上它误差在元代以后也没有多大了，非常小了。郭守敬之前的就是从唐代到元代之间的误差还稍微要略大一点，那么也反映了我们天文技术的一个改进。

但是现在这上面还有一些问题，比如说在乌兹别克斯坦就发现了乌鲁伯格天文台，它是一个半圆形的，那么里面也是一个很大的圭表测影的这么一个原理。当时郭守敬所引用的这些东西，因为我们元代的时候疆域很大，那么他跟这些阿拉伯世界的沟通也非常多，当时这些东西是不是有东学西鉴还是西学东鉴，我们现在也不知道，这都是有赖进一步的研究，但是圭表测影基本上就是这么样的一个状态。

在古代有非常详尽的关于圭表测影的记载，那么详尽到什么程度？就是左边的这两个是西汉的圭表测影，右边是东汉的状态。从西汉到东汉，大家可以很明显地看到，就是我们在史书里是有明确的二十四节气的影长的，它是用数值化的方式来表示的。比如说某某节气影长几尺几寸，然后甚至是到几厘，它是精确到这样，所以我们现在就可以用数值方法把它画到上面。紫色的线实际上就是一个理论的计算值，那么蓝色的线就是史书里记载的值，西汉的这两本史书里，一个是《周髀算经》，一个是《易纬·通卦验》，这些东西都是在东汉以前的这些书，这些书籍大家可以看到，在这两个里面的记载，它明显是不符合我们实际观测的，为什么？除了冬至、夏至、春分、秋分这个基本点之外，其他的点都是线性变化的，而实际根本就不是线性变化的。我们也不是说古人没有做观测，而是说他是依照他自己的一种宇宙观来构建的这个东西，他认为必须要有一种数学方法能够让这东西可以去算，那么这个数学方法是什么？是等差数列。那么从东汉以后，我们看到从《续汉书》和《元嘉历》的这些记载里面，明显可以看到它跟实际拟合得很好了。

所以当时我在做硕士的工作的时候我就在做这一块，他们为什么会发生这些东西？实际上就是在汉代的时候有一个“浑天说”和“盖天说”的争论，这种宇宙观的争论实际上对人的影响是非常非常大的，大到以至于你明明知道这个东西是错的，你还要想办法去维护它。实际上在科学史上这样的案例也屡见不鲜，有些科学家已经发现了这些东西了，但是他不敢相信这个是对的，于是就错过了第一发现权。这些东西非常多，在我们的古代实际上也可以找到这样的一些东西，从东汉以后慢慢地这种观测技术就越来越进步，但是实际上“浑天说”和“盖天说”的争论是一直延续到唐朝，从唐朝以后慢慢地就落定了。一行做了大量的观测，包括我们后来的郭守敬“四海测验”，通过这些天文大地测量，慢慢地我们对这些东西越来越清晰了，也没有原来的那些谶纬之术的这些东西了，但是在汉代的时候这个还是很明显。