今天我讲的这个题目叫《考古天文学——追寻失落的文明》，应该说也是一个听上去让人觉得很玄妙的这么一个题目，实际上有很多工作也确实是这样的，非常玄妙的一个事情。

我今天主要会讲四个部分，首先因为考虑到现在我们天文系应该已经没有在做天文学史方面的学者或者老师了，所以我简单地来介绍一下天文学史以及什么（东西）是考古天文学。

考古天文学在西方应该说从20世纪五六十年代，这是一个非常古老的学科，有几百年的历史，但是真正的研究开始繁荣起来是在20世纪开始的。有几个非常重大的事件大家应该都非常了解，比如说像英国的巨石阵的发现，还有就是2012年的时候玛雅。这些东西应该说在天文学界乃至全社会（都是）一些非常热点话题，它和考古天文学是紧密相连的。2012当时都是新闻里面在播的一些倒计时。对，世界末日。考古天文学它现在也有一些专业的学刊以及学会，所以应该说在国际上还是有一定影响力的。现在在IAU（International Astronomical Union，国际天文学联合会）里面它也有C3和C4两个commission是专门来做天文学史方面的研究的，那么C3也就是History of Astronomy，C4是Astronomy World Heritage。所以这两个都是跟考古天文学和天文学史相关的。有一个叫Green And Brown Archaeoastronomy，就是考古天文学里面的绿色和棕色的两种研究路径，有一项比较偏向人文，就是偏向考古方面的。当然还有一项就偏向天文计算，比如说对巨石阵的这些研究。这一块我就不再细讲了，这个就是说不管是在爱尔兰发现的遗址，还是说在很多其他地方发现的遗址，都有很多跟天文非常相关的这些东西。我后面在讲到文明的时候，我会讲到。因为天文学实际上影响我们的生产、生活，是非常古老的一个学科，应该说是最古老的学科之一。在很多的现在我们的遗迹里都会发现跟天文相关的这些内容，所以这也是为什么我们考古天文学要进行研究。

下面就回到中国的研究状况。我们当时说天文学史可能系里面的这些年轻人都已经不是特别熟悉了，但是实际上这些年过去的半个多世纪以来，从中华人民共和国成立以来，我们中国天文学史的研究跟我们南大人是分不开的。从最早的席泽宗院士，他是从中山大学天文系毕业，但是本来是应该进南大的，后来被调到了中科院编译局。因为中山大学天文系也是在52年合并成南大天文系，包括后来的薄树人先生也是自然科学史研究所的原来的所长，是南大天文系60年代毕业的，包括刘金沂、陈久金、江晓原、钮卫星、孙小淳，应该说有非常（多）天文学史优秀的学者都是我们天文系的系友。

这个就是席泽宗院士曾经做过的一个非常著名的研究，就是去证认蟹状星云，现在我们拍到的这个东西。它实际上是在《宋史》里面记载的一颗超新星遗迹，当时在1000年前爆发，这个工作也是我们天文学史领域的一个非常重要的工作。

在这些年的研究里面，天文学史的领域实际上做了非常多的工作，为什么席泽宗先生当时会做蟹状星云的研究呢？实际上是源于中华人民共和国成立以后我们的天文基础非常薄弱，大家都知道，天文学是观测的科学，但是中国那时候没有什么大的望远镜，我们拿不到一手的观测数据，所以实际上非常讨巧的一种办法就是从我们自己的历史文献里面去寻找独特于世界的这些线索。当时的蟹状星云的研究是一个天体物理研究，而不是天文学史研究。但是在这几十年的过程中，我们前辈的学者就做了非常多、非常基础性的工作，比如说像《古代天文文物的论集》，对于《历代天文律历等志汇编》把所有《二十四史》里面的天文律历全部都编了一遍，《古代天象记录总集》《恒星观测》《少数民族天文学史》《天文仪器》以及《星图和星表》，这些东西全部都做了非常多的归纳性的工作。应该说到20世纪末的时候，我们的天文学史研究几乎已经到了一个快要完成的状况，就是说我们已经把能够在史书里发现的这些文献都做得差不多了，这两个是一些标志性的著作，一个是《中国科学技术史·天文学卷》，还有一个就是十卷本的《中国天文学史大系》，应该说这里已经涵盖了我们在文献里能找到的大量的天文学史的这些证据。

那么进入21世纪以后，当这些文献里面的东西做完了之后，实际上我们还有大量的东西不是非常清楚，那么怎么办呢？我们现在就跟考古有一个密切的合作。其实历史学和考古学是密不可分的，当我们在文献里找不到证据的时候，我们就从实际去找证据。在2002年的时候，山西襄汾的陶寺就发现了一个遗址，这是我们在遗址复原的地方进行观测的一个照片。这已经是2009年了，当时这个遗址发现的时候，我后面会详细地去讲，考古学家不知道它是什么，那么后来逐渐地被认证它跟天文是有非常紧密的一个关系。这也是我们后来做过的一些考古天文学的工作，包括北线的这些考察，去研究很多天文遗址上面的天文指向线，因为古人他所生活的区域会有大量的东西跟天文是有关系的。首先你生活在这儿，日出而作，日落而息，你自然而然地就会关注到太阳日出方位、日落方位、月亮的方位，还有你这个地方的天象，所以为什么我们古代有大量的天象记录，就是这个原因。在这个过程中，慢慢地你的生产生活和这些东西是紧密地联系在一起的，因为日出日落这些东西直接就决定了我们的回归年的长度、我们的历法，还有农业生产，你的节气，包括一些宗教的这种祭祀性的仪式，慢慢地它实际上已经非常深入到我们现在的工作中。一会儿我在第四章会讲到我们现在的很多可能大家没有意识到的东西是跟天文紧密相关的。

这个是在辽宁的东山嘴遗址，当时在测量。实际上你看到的是一些断壁残垣，但是当我们用指南针去测的时候，你会发现它恰好有一个磁偏角，就是它并不是正南正北，而是稍微偏了两三度。那么通过用磁偏角去校正的话，你发现实际上它是偏南北的。那么这是一个什么样的结论呢？也就是说，我们看到的这些可能是5000年前或者8000年前的断壁残垣，实际上古人在建造它之前是经过天文观测的，否则他不可能做出这么精确的偏南北的这些走向，而且所有的房子这些墙它们的走向实际上都是非常有讲究的，他不是随随便便去盖的。那么观测一个偏南北并不是非常困难的事情，就是我们通过立竿测影，通过这样一些观测方法就可以实现。也就是说我们很多的建筑、墓葬、遗址、城墙实际上都跟这个有莫大的联系。右上角的这个是在黑龙江双鸭山的一个叫七星台遗址，当地的这些文物考古所怀疑它跟北斗七星的这些图腾有关系，我们现在不知道，也不敢下结论。但是确实这样的图案在很多地方都有发现，包括韩国的一些石刻上也有非常明显的这种北斗七星这样的图案。所以当这些证据可以互相印证的时候，我想很多事情就会慢慢地清晰起来。

下面这个也是在东山嘴遗址的一个考察，大家可以看到一些。当你生活在高台的这种位置上，你周围的一些山形、地形，它会影响到你对于日出的一个判断。当太阳从不同的点出来的时候，比如太阳从这个山包出来，或者从那个山包出来，就恰好是这样的一些重要的天文节气，那么在这个时候它实际上就起到了一个历法的作用。到现在我问你们，我说现在大概是几月几号几点几分，大家可能就不约而同地拿起手机，你一看就非常清楚了。但是在古代古人什么也没有，在那个时候他们是怎么来判断这些东西呢？他通过这些最基本的天文方法就可以做到。所以这些东西和他们的生产、生活是非常紧密地联系的。当时我们就提出来一个概念，就是说一个天文环境。很多大的这种聚居的部落或者说城市的这种部落，它往往会生活在一个很优秀的天文环境，这样的话对于它将来的国家形态的形成，或者说人们聚居得越来越多，它会有一种为生产生活做指导的时候，会有很大的帮助。

这个就是考古天文学所影响到的另一个方面，这是我们前年或者大前年开始在四川阆中做考察的时候有一个意外的发现。大家看右上角那个图就是阆中的一个地形图，它非常独特的一个老城，你看它正好是在嘉陵江的一个大拐弯上面。当时在做的时候我就发现阆中它的古城里面有一个楼叫中天楼。因为我们学天文的肯定很敏感，马上就能知道“中天”是一个天文学的概念，所以我就说到中天楼上去看一看。后来在中天楼上做了一些观测，也是对于天文环境的观测，就发现一些很奇特的事情，比如说下边从中天楼上看到的周围的山形，你可以看到右边的标着冬至、日初的位置，这个山形实际上是非常奇特的一个山。所以有些很有意思的这种东西，那么我们把它画在这个地图上，就会发现它夹角正好是30°。而中天楼下面是它的城市格局，横平竖直的这样一个格局，所以它的正东、正西、正南、正北它是标示出来的，那么通过这些山，我们又可以找到一些非常特殊的天文基本点。

所以，虽然我们现在不敢完全地去断定说它是不是当时在城市规划这些基线的时候就完全参考了天文的观测，但是至少像这样的东西会提供给我们一些非常有意思的结论。而且一些清华大学城市规划的同事，他们也在做秦咸阳、汉长安包括元大都这些观测，至少我们可以知道的就是很多过去古代的都城，它在建成之前都是先要做天文观测的。那么天文观测有什么用呢？《周礼》里面有非常详细地记载，叫“惟王建国，辨方正位”。意思就是说你作为一个王者，你要建立都城，你的第一步叫“辨方正位”。那么“方”和“位”是两个东西，一个就是要确定你都城要建在什么位置，你的地理位置要确定。再一个就是你要确定它的南北基线，确定了南北基线之后，确定了中轴线，才能开始你整个城市的一个规划和布局。所以说天文方法是非常重要的，在《营造法式》里面也有大量的章节对于怎么样用圭表测影的方式来确定这个东西都有很详尽的一些记载。

通过第一部分，我想大家就简单地知道了什么是考古天文学以及这个天文学史的研究，为什么我们现在要做考古？未来的很多大的发现可能跟我们的考古有很大的关系，而考古又恰恰可以解释在几千年以前中国究竟是一个什么样子，也就是说最早的中国是什么样子，我们中华文明的起源是什么样子。这块就不得不讲到现在比较热门的一个考古的地方，就是陶寺。

陶寺位于山西省襄汾县，就是在晋南的位置。这个遗址应该说是从20世纪80年代开始，1978年到1985年开始第一期的发掘。现在社科院考古所的山西队就对这个东西又进行了进一步地发掘。这个遗址目前来说考古学家猜测是尧帝的都城，所以他们管它叫尧都。那么陶寺遗址过去发现了一些基本的东西，首先考古学家通过这些器型和碳14的一些方法，判断它的分期。陶寺分成三个期：早、中、晚期，它基本上距今是在从4300年到3900年，也就是它是在公元前2000多年的这么样一个文明。那么这个文明从目前看到的状况它是非常宏大的，它有大概4平方公里的一个都城。这个都城有外面的城墙，另外还有里面的宫城的城墙，另外都城里面有居住区，有祭祀区，有墓葬区，是一个很庞大的都城。一开始应该说在很多年前，考古学界对这个东西的判断（时候）是把它认为可能是在夏以前，国家形成前夜的这么一个高级氏族部落的时期。但是随着现在考古的一步一步地深入，现在考古学家更倾向于认为它已经有了一些国家的形态。

当然这里面的一个非常重要的转变就是在2002年前后，考古学家发现了一个很奇特的遗址，就是这样的一个基址。这个基址是在陶寺城的东南方向发现的，发现的时候考古学家不知道它是什么。因为你们可以看到它上面这些线，它是由一个半圆形的弧形的墙组成的，里面又是一根一根的柱子，它不像我们发现的其他的任何一个建筑，就是像房子，或者像墓葬，都不是这样的。通过考古学的方法，他们判断这下面的地基，可以知道这是一根根立起来的柱子，这个柱子非常高，所以它中间有一些狭缝。当时他们就把这些东西全部都画在地上之后，然后请了当时的一些天文学家去判断，大家一块儿来开会讨论。天文学家就认为如果这个东西是一个观象台的话，它就会应该有一个观测点，然后画出这个基线，考古学家在中间的那个位置去挖，最后还真的就挖到了它的中央有一个三层的观测的圆台。所以这个就非常有意思了，就是说它很有可能是一个观象台。当时给出来的是这样的一个结论，这个是在2002年、2003年那会儿做出来的一个初步的判断。但是对于这样的一个孤证，其实大家都很难下结论。因为从陶寺到我们有文献记载几千年的时间，我们都不知道发生了什么，然后在中间也没有其他任何类似的这样的发现。当然在汉代的时候，很多情况已经完全不一样了，陶寺时期大家看实行的也不是二十四节气，很多东西我们都不是太清楚。所以这样的一个孤证，实际上在学界它肯定是有怀疑也有争论，这个是非常正常的。

那么在2008年、2009年的时候，当时在孙小淳研究员的领导下，我们就重新启动了一轮的研究工作。当时主要是通过《尚书·尧典》里面的一些东西跟考古学家来紧密地合作，希望在里面能再找到一些什么线索。右边是他们原来一个初步的猜测，如果说太阳是从这些狭缝里面进行日出的话，那么这些狭缝会对应一些特定的日期。当然除了一些天文基本点的日期我们是可以确定的，春分、秋分、冬至、夏至都在这个里面，还有其他大量的日期我们不清楚。那么这些日期究竟是什么日子？考古学家就猜测是不是跟当时的农业节气和国家的这种祭祀活动有关系，当然这个不知道。这个就是当时发现的陶寺观测点的这么样一个位置。因为涉及考古专业，他们是很断定这下面是夯土的，也就是说是人为夯筑的，它不是纯自然的一个东西，就是这块是有建筑的，而且它大概能够判断出来这是一个三层的这么一个基台。然后我们当时就画了一些想象图，因为它实际上是在陶寺这个城的城墙边缘，在东南角的位置，就这样的一个非常奇特的建筑，这个完全是从考古学专业的角度，他们把这个东西做出来之后，认为当时是这样的一个建筑，那么这个建筑是干什么用的，我们不知道，很奇怪的一个建筑。

那时候也曾经做过一些粗略的观测，就是他们当时最早的时候是用这样的一些棍来模拟狭缝，看到日出大概是在这个过程中。当然后来我们在精细化的研究的过程中，实际上是又考虑了非常多的因素。第一就是说，我们整个用墙按照这个东西全部把它复原出来，复原出来之后，再来观测这些东西，你还会发现它和背后的山形有很大的关系。现在因为山西挖煤，就是临汾是大煤矿，所以那个地方天气非常不好，一天到晚的都是雾蒙蒙的，但是当天气好的时候，还是能非常清楚地看到后面的塔儿山的形状，就是这样的。

日出从这个地方出，其实我们纯粹靠计算是不行的，这也是在考古天文学现在的断定里面的一个很重要的因素，就是从我们研究的角度来说，你首先要去测它地平。因为你看到太阳并不是从我们天文的地平出来的，而是它要从它的山形或者从建筑，它跟地形是紧密相关的，所以我们会从这个观测点采用全站仪，把它的每一个位置、每个狭缝它的背后的这种山形全部都测出来。我们所有的日出一定是跟这些山形紧密结合的。

这是2009年春分的时候，当时我们也做了，因为从几千年前到现在，在天文上它黄赤交角会有一个变化，大概错个一天左右是可以把它校正回来的。当时我们春分的时候在这个地方做观测，大家可以看到正好是在它正中心，就是177号缝的位置，春分早上的日出正好切在中央，所以我想任何一个天文学家看到这个东西的时候都会有一点小激动，就是它真的可能跟天文的关系是很大的。当时我们请了很多天文台的专家，大家一块儿去，都感兴趣，不是做这个领域的，但是都觉得有意思，所以都一块儿去看看，完了之后大家都挺激动，觉得非常有意思。

在这个基础上，我们又把它做了很多详细的测算，实际上应该说它比较不太一样的就是一个是在东1号缝这个位置，当时不太清楚是什么，因为它已经超出了太阳的位置。还有一个就是这块，就是E1、E2和后面的这些东西之间，它有一个大的狭缝。考古学家推测，大的狭缝实际上应该是做迎日祭祀的。也就是说，古代它的天文不仅仅是我们现在所谓的科学活动，天文实际上它是一种祭祀活动，或者说是一种社会性的活动，它当时在这块儿可能会有一些祭祀的活动。这个是后来我们做了精确的观测之后又有很多的测算，比如说像下面的那个缝隙，对于每一个缝它的山形在什么位置，太阳的日出正好，它的下沿一般正好是跟山形是相切的，这样的话准确地断定出这样一些位置。应该说这个东西相对来说还是非常精确的。

我想强调的一点，英国人一直在强调说他们的巨石阵是干这个用的，太阳在不同的节气会从不同的缝隙出来，这样它就知道大概的历法，但是你们也应该看过巨石阵照片，它那个柱子和柱子之间非常宽。从天文的角度来说，你这个精度就完全没有任何参考价值了，可能我三、五天太阳都在这个位置里面。