1. 引言
起初，人们在平地上垂直竖立一根木竿来观测日影的变化，这是后世测影、计时器的根据。随着时代的发展，日影观测的范围不断扩大、技术不断改良，成为计年、计月、计时的基础。日影观测是中国古代天文学的重要内容，作为古人探索宇宙规律和考证天文地理的重要途径，圭表测影技术从远古沿用至清末。宋元明三代，民间私习天文虽屡遭官方禁令，但这类政令的政治属性与实际执行的松弛性难以真正禁绝新知识、新思想的传播，文人群体在长期探索中不断产生新的天文著作与理论，这些新知又借助书籍刊刻与士人交游持续扩散([1], p. 30)。“日影观测”是中国古代天文历法实践中的核心内容之一，除天文属性之外又兼具礼制建构和社会生活的文化表达功能。本文围绕中国古代天文学中的“日影观测”内容，通过检索中国基本古籍数据库中明代学者著作中与关键词“测影(景)”相关的文献，结合明代社会文化背景分类编目后进行研读，文献融合经学、天学等多重视角，本文主要对“晷、漏等测影计时仪器类”文献进行梳理，浅析其中所蕴含的测影基本观念与文化内涵。明代文人对测影计时的书写，并非单纯的咏物或技术记录，而是其在国家礼制与地方实践、复古思潮与技术创新之间进行身份调适与思想建构的一种独特方式。
2. 明代晷、漏等测影计时仪器类文献的统计与分类概述
2.1. 文献作者
本文所涉及的文献作者身份多样，有官员、学者、专业的天文历法研究者，在这里统称为“文人”。陈宝良将文人概念划分为广义与狭义两个维度，广义的文人与“武人”相对，涵盖所有从事文化实践、知识活动者，等同于知识分子或“斯文”一脉；狭义的文人从传统“儒”“士”中分化，是专事“雕虫篆刻”的词章家，仅指诗歌、散文、小说、戏曲作者[2]。本文中的文人概念，即广义的文人。文献作者群体涵盖了从洪武至崇祯各朝的文人，他们或考取功名，或布衣交游，学术思想多受程朱理学的影响，以《周礼》等儒家经典为纲，治学风格兼具溯源明理与经世致用。测影之术是中国古代天文观测的智慧，明代文人秉持着推古验今的治学理念，著作中不仅承载着对测影技术与知识的传承，也反映出明代经学的发展和文人的学术追求。文献主要作者如下：
张泰(1436~1480)字亨父(亨甫)，号沧洲，昆山人。天顺八年进士。一生历正统、景泰、天顺和成化四朝，是成化文坛重要的文学家，著《沧洲诗集》[3]。
吴珫，字汝秀，号甘泉，浙江省长兴县人。约生活于明成化至正德年间，是学者、藏书家、著作家。所著《三才广志》是古代最大私修百科全书之一[4]。
柯维骐(1497~1574)字奇纯，号希斋，福建莆田人。嘉靖二年进士，著《宋史新编》[5]。
王圻(1530~1615)，初名堰，字公石。后改名圻，字符翰，号洪洲，松江府上海县人。嘉靖四十三年举于乡，四十四年中进士，与子王思义合纂类书《三才图会》[6]。
梅鼎祚(1549~1615)字禹金，又字彦和，号汝南、无求居士、胜乐道人、千秋乡人，别署梅真子，宁国府宣城(今属安徽)人。是明嘉靖、万历年间颇有影响的文学家，所存诗歌主要保存《鹿裘石室集》之中[7]。
曹学佺(1574~1646)字能始，号雁泽，又号石仓居士，福建侯官县洪塘乡(今福州市区)人。万历二十三年进士，晚明闽派诗坛大家，著述颇丰，编选《石仓十二代诗选》收诗起于汉代，迄明崇祯年间，在《明诗选》中收录了林懋和的《石晷歌》[8]。
张岱，字宗子，又字石公，号陶庵，万历二十五年生于山阴，今天的浙江绍兴一带。著《石匮书》记录了明代开国至天启年间的历史[9]。
陈子龙(1608~1646)崇祯十年进士及第，与宋征璧、徐孚远等汇编《明经世文编》，其中收录了宋濂《五轮沙漏铭》和李廷机《宝应新开运河成记》[10]。
2.2. 文献分类
土圭是中国古代测影工具的核心，随着测影方法和技术的演进，逐渐衍生出了多种观测仪器，如八尺表、梁铜表、景表仪、四丈高表等，在天文历法校准、都城选址、军事方位判定等方面起到了重要的作用。通过对日影长度变化的观测，不仅可以确定节气的到来，提升历法的精确度，同时也可以作为一种计时工具来指导人们的生产生活，如晷漏、五轮沙漏、田漏等，计时工具通过改良与应用和测影相结合，形成“昼测影、夜观漏”的互补模式，共同构成了中国古代的授时体系。对于测影计时类文献中没有篇名的内容，笔者根据文献核心内容总结为自定篇名(见表1)。
Table 1. Literature on time-measurement by sun-shadow observation
表1. 测影计时类文献
作者 |
文献篇名 |
自定篇名 |
文献出处 |
林懋和 |
“石晷歌” |
|
《石仓十二代诗选》 |
王圻(辑)、王思义(辑) |
“田漏” |
|
《三才图会》 |
宋濂 |
“五轮沙漏铭” |
|
《皇明经世文编》 |
李廷机 |
“宝应新开运河成记” |
|
《皇明经世文编》 |
汪绎 |
“谯楼晷漏铭并序” |
|
《(万历)宁国府志》 |
张岱 |
|
“圭表与日晷的起源、刻漏的演进” |
《夜航船》 |
柯维骐 |
“刻漏” |
|
《宋史新编》 |
张泰 |
“用前八音及韵赋得新秋宫词” |
|
《沧洲集》 |
梅鼎祚 |
“初秋移先姬殡” |
|
《鹿裘石室集》 |
牛衷 |
|
“测影圭与侯影竿” |
《增修埤雅广要》 |
吴珫 |
|
“用于不同方面的测影器” |
《三才广志》 |
3. 晷、漏等测影计时仪器类文献分析
3.1. 计时仪器的演进
测影器与计时器是进行天文观测与时间计量的工具，二者相辅相成，传承着中国古代观象授时的传统，随着测影技术的不断改良，测影计时成为历法修订、都城营建、民众生产生活的基础，也是连接天地运行与人间秩序的媒介。陈遵妫在《中国天文学史》灵台与仪象编中介绍了测影器和计时器，其中包括圭表、影表尺、日晷、秦汉日晷、漏壶和漏刻等观测仪器[11]。明吴珫《三才广志》记述了古代的一些测量仪器和方法，包括八尺表、测景规、梁铜表、测景台、覆短图、景表仪、水臬等[12]。牛衷《增修埤雅广要》什物门异制类中记载了多种特殊的器物，如“测影圭”“候影竿”“指南车”“候日丸”等[13]。张岱《夜航船》记述了圭表与日晷的起源以及刻漏的演进：
伏羲始作土圭测影，伊尹作水准，得日晷以辨方向；黄帝始为刻漏，夏商宣其制，为漏箭；宋燕肃作水秤，周公始分更点，宋太祖闻陈抟“怕五头”之言，始去前后二点。[14]
圭表是中国传统天文学的核心观测工具，不仅用于辨方正位、观象授时，也为传统时空观、政治观、哲学观的建立提供了理论与数据的支持，在科学史上具有不可替代的价值。伏羲通过在地上直立一根木竿，观察它在地面投射的日影长度和方向的变化来测量时间与方位。伊尹制作的“水准”应该是一种水平校准工具，如后世的“水臬”，用来确保日晷晷面的平整。
刻漏的起源传说与黄帝相关，夏商时期发展出带刻度的漏箭。刻漏与测影共同构成了古代日常计时的完整系统。圭表、日晷测影或因夜晚、阴天等因素影响无法连续计时，刻漏则不受日光、昼夜、天气限制，能连续报时，可以满足宫廷、军事、民生的实时计时需求，但可能受水温、水位、水流速度、器具精度影响，会持续产生误差，无法自证精准。刻漏必须靠测影校准，刻漏的“刻”“时辰”，全部以测影的天文时间为唯一标准。
北宋燕肃设计了莲花漏受水壶，从箭尺上的刻度能反映出昼夜长短的变化，后经沈括改良变得更加精确。关于更点制度，周公确立了夜间五等分的五更制度，《周礼》中就记录了专人用水、火守护漏壶，区分昼漏、夜漏，挈壶氏就是掌管刻漏的官名，自唐代到清代皆设有挈壶正。唐宋时期鸡人报时与漏刻、牌契、钟鼓等配合，共同构成了一个完整的司时制度[15]。宋太祖登基后，召道士陈抟询问宋朝的国运长短，陈抟说了一句谶语“只怕五更头”，因此宋太祖对夜间报时制度进行改革，形成了宋代皇宫中独特的更点文化。杨万里《诚斋集》自注：“予庚戌考试，殿庐夜漏杀五更之后复打一更，问之鸡人，云：‘宫漏有六更。’”[16]
从伏羲的圭表到燕肃的莲花漏，从黄帝的刻漏到宋太祖的更点改革，中国古代计时器的发展始终围绕精准与实用。这些工具的出现不仅是时间的量度，更是古人探索宇宙、构建秩序的象征。这些工具的演进，既是对自然规律的探索，也体现了古人对时间的珍视和对技术的追求，这共同塑造了中华文明独特的计时法与时间观。明柯维骐在《宋史新编》中记载了刻漏在宋代的演进：
宋刻漏，仍唐、五代之制，极精巧，司天挈壶掌之，所以定辰刻也。唐殿前报时有词，梁以来废。景德四年，复用旧词。天圣八年，燕肃上莲花漏法，诏王立等致定。立言其黄道日躔不应历，罢之。景祐元年，肃奉诏与杨惟德测验，并合天道，而丁度以为久难行用，复命章得象及冯元详定。皇祐初，舒易简等乃造刻漏，以木为权衡，增平水壶。元祐中，苏颂上《仪象法要》于浑天仪、铜候仪、浑天象三器之外，又置刻漏四种，一曰浮箭漏，二曰称漏，三曰沉箭漏，四曰不息漏，与仪象互相参考，以验天数。与天运为不差，则寒暑之气候自正也。熙宁中，沈括著书四卷，皆非蹈袭前人之迹，谓之《熙宁晷漏》。自谓古今言刻漏者数十家，皆疏舛未合天度，且谓其术可以心得，不可以言喻云。[17]
文献梳理了宋代刻漏技术的几次关键革新，天圣八年，燕肃上“莲花漏法”，王立质疑“黄道日躔不应历”，因此这个方案被罢；景祐元年，燕肃、杨惟德实测莲花漏，但丁度认为“久难行用”，又复命详定；皇祐初，舒易简等人造木构刻漏，优化了水流稳定性，提升了计时精度；元祐中，苏颂制浮箭漏、称漏、沉箭漏、不息漏四种刻漏与浑天仪等联动，将刻漏与天文仪器结合，使计时与天象观测相互校准；熙宁年间，沈括著《熙宁晷漏》认为前人对传统刻漏理论的记述存在疏漏，无法精准匹配天体运行的规律，部分关键工艺依赖实践经验，难以通过文字完全记载，这虽然导致后世对宋代刻漏细节的研究存在一定的局限，但也反应了宋代天文仪器从沿用旧制到创新优化的变革，同时，这些仪器的革新都以合天道、验天数为标准，体现了古代天人合一的科技思想。
3.2. 明代创新：五轮沙漏的发明及其人文价值
宋元时期是中国古代天文仪器制造的高峰，在这一时期不仅有官方主持制造的大型天文仪器，民间的计时仪器也得到了相应的发展。郭守敬设计的大明殿灯漏，其技术关键在于以流体驱动的齿轮系统，这一技术直接推动了五轮沙漏等新型计时仪器的出现([1], p. 29)。《皇明经世文编》辑录了宋濂为詹希元所造五轮沙漏创作的《五轮沙漏铭》：
沙漏之制，贮细沙于池，而注于斗，凡运五轮焉。其初轮，轴长二尺有三寸，围寸有五分，衡奠之。轴端有轮，轮围尺有二寸八分，上环十六斗，斗广八分，深如之。次轮，轴长尺，围如初，从奠之。轮之围尺有五寸，轮齿三十六，轴杪亦傅六齿钩，三轮旋之。三轮之围、轴、若齿，与二轮同，其如初轴杪，亦傅六齿钩，四轮旋之。四轮如三轮，唯奠与二轮同，轮杪亦傅六齿钩，中轮旋之。中轮如四轮，余轮侧旋，中轮独平旋，轴崇尺有六寸，其杪不设齿，挺然上出，贯于测景盘。盘列十二时，分刻盈百，斫木为日形，承以云，丽于轴中。五轮犬牙相入，次第运益迟，中轮日行盘一周，云脚至处，则知为何时何刻也。余轮各有楹附度，中轮则否。轮与沙池皆藏几腹，盘露几面。旁刻黄衣童子二，一击鼓，一鸣钲，亦运沙使之。沙之进退，则日一视焉。此其大略也。
初，滦阳水善冰，虽㸑鼎沃汤，不能为漏。新安詹君希元，乃抽其精思，以沙代之。漏成，人以为古未尝闻，较之郭守敬七宝灯漏，锺鼓应时而自鸣者，殆将无媿乎？浦阳郑君永，与希元游京师，因知其详，归而制之，请余铭。([18], pp. 10b-11b)
古代传统计时工具以水漏为主，但北方地区冬季寒冷，如“滦阳水善冰”，即使“爨鼎沃汤”也难以避免水结冰，导致漏刻失效。詹希元“抽其精思”，以细沙替代水，发明五轮沙漏，解决了水漏冬季结冰的问题。后来郑永在京师了解了沙漏的原理，归乡仿制，并请宋濂作铭。
铭曰：挈壶建漏测以水，用沙易之自詹始。水泽腹坚沙弗止，一日一周与天似。郑君继之制益美，请惜分阴视斯晷。([18], pp. 11b-12a)
沙漏的运转周期与天体运行的自然规律相契合，体现了古人“法天计时”的智慧。古代的计时器最初多用于官方场合，如治历所需的天文观测，朝会、祭祀等宫廷礼仪，文中郑永“归而制之”将沙漏从京师传入浦阳，这是官方科技产品向民间实用器具的延伸。沙漏外观“旁刻黄衣童子二，一击鼓一鸣钲”，为机械增添了人文性与审美价值。五轮沙漏作为科技文化的载体，承载着天人合一的宇宙观和实用兼美的人文追求。从水漏到沙漏的改良，从法天到便民的设计，在本质上体现了科技与人文的平衡。
3.3. 谯楼晷漏从唐宋到明代的建置沿革与礼制意义
谯楼最初是城门上用于瞭望防御的高楼，唐宋以后多设在子城或衙署正门之上，楼下通行，楼上设漏刻、鼓角，兼具报时功能。明清时则多为独立于衙署、跨街而建的钟鼓楼[19]。陈俊修、梅鼎祚纂《(万历)宁国府志》收录了汪绎《谯楼晷漏铭并序》。宋绍定六年，郡守汪绎始建谯楼，选址于府治西南冈上，并亲作《谯楼晷漏铭并序》，此为谯楼之始建。
皇帝即位十九年，岁在壬寅，九月庚辰朔，宁国重修晷漏成。先是，唐大中五年，宣帅沈传师命团练判官杜牧，以梅为秤，制作精密，应验不差。中更变故，首尾断缺，惟存六纛神，乌帽褐服，从以虞吏，名为吹角，犹唐旧物。秤垂之北壁下，别作刻漏，不合于古。至是，命长乐林可大新作晷漏，以杜牧秤丸重置壶箭，吸水减水，悉如故智。丽谯中，鼓角十二，青阳、朱明、白藏、玄英旗以时张之。设土圭，春视其面，秋睨其背，以二分为断，盖一行遗法。因为铭。壶下曰：昔在放勋，历象日星。至唐杜牧，察验惟精。权与水钧，而衡始生。水落筹浮，铜乃发声。二十四筹，昼夜践更。以此无息，制彼错行。椎轮大中，既坏于成。淳祐之二，爰始经营。土圭测景，以觉昏明。我为此铭，永有法程。
《鼓楼刻漏铭》体妙璇玑，赜探化工。爰遵敬授，政合适中。精金百炼，良冶是从。式存古则，以传无穷。
《日晷铭》霜刃割云根，分明一圆镜。不独倾太阳，亦以定斜正。[20]
序文中追溯了谯楼在唐代的建置，唐大中五年，沈传师命杜牧以梅木为秤，造漏刻。到了宋代时，秤漏已经被损毁了，仅存神像和吹角等旧物。宋淳祐二年，林大可遵循杜牧旧法重修谯楼晷漏，谯楼中设十二面鼓角，四季旗帜按时悬挂。又设置土圭，沿用唐代一行传下的测影方法，春分看圭面影长，秋分看圭背影长，以春分、秋分为分界点。“土圭测景，以觉昏明”是古人利用朴素的观测工具，观察太阳运行的规律，将抽象的时间与时节转化为可以测量的日影，这不仅解决了计时、定节的需求，也构建了早期天文观测与社会生活、礼制文化的关联，体现了古人顺应自然规律，以天文定人事的智慧。谯楼修造完成后，汪绎作《鼓楼刻漏铭》《日晷铭》记之。
本朝洪武癸丑，同知杨时中徙府治东南圆通阁。戊午，知府涂节重加甃甓。甲子，知府王煜复徙旧楼。癸酉，知府邵仁仍徙于此。永乐己丑，李仲真以致仕官来署府事，重修。正统丁丑，知府袁旭改建稍南为今楼(旧楼为察院观风台)。万历乙亥，知府陈俊修建(旧有晷漏今移置府正堂左)。[21]
入明后，谯楼历经多次迁徙与重修，其址屡变，归纳如下表(见表2)：
Table 2. The evolution of the construction and establishment of watchtowers in the Ming Dynasty
表2. 谯楼在明代的建置沿革
时间 |
主导者 |
身份 |
重修/迁徙 |
洪武癸丑(1373) |
杨时中 |
同知 |
将谯楼从府治西南冈移至府治东南圆通阁，是谯楼首次迁址。 |
洪武戊午(1378) |
涂节 |
知府 |
对迁后的谯楼“重加甃甓”，以砖石加固楼体。 |
洪武甲子(1384) |
王煜 |
知府 |
又将谯楼迁回旧址(府治西南冈)。 |
洪武癸酉(1393) |
邵仁 |
知府 |
再次迁徙谯楼，仍将其安置于洪武癸丑年杨时中所迁的府治东南圆通阁旧址。 |
永乐己丑(1409) |
李仲真 |
致仕官员，
暂署府事 |
对谯楼进行重修。 |
正统丁丑(1447) |
袁旭 |
知府 |
对谯楼进行改建，将其位置稍向南方迁移，此次改建后形成的谯楼格局，
成为后世沿用的“今楼”形制。原谯楼旧址则被改设为“察院观风台”。 |
万历乙亥(1575) |
陈俊 |
知府 |
再次修建谯楼，此时楼中原有晷漏(即汪绎所记杜牧旧制、林可大重修之物)
被移置府正堂左侧，改变了晷漏与谯楼的共生关系。 |
上述建置变迁史料，补充了汪绎始建谯楼后的关键沿革，从宋代初建，到明代七次迁改、重修，反映了不同时期地方官对谯楼计时、城防、政务辅助功能的认知调整。
3.4. 民间实用类测影活动
除了承担官方报时与瞭望功能的谯楼外，民间也使用简便实用的计时器具，如宋代“至简且捷”的漏盂，相关记载见于《居家必用事类全集》等典籍[22]，这反映出当时官方与民间两套并行的计时体系与技术传统。《三才图会》器用篇收录了王祯《农书》中的“田漏”[23]。田漏是一种民间使用的计时仪器，农家通过观测星象来确定寒暑昏晓，但要精确占候时刻，则需要借助漏刻。田漏在每年农忙时使用，来合理确定劳作或休息的时间。田漏的工作原理与浮漏相似，通常由两只漏壶组成，上壶是一个大木桶为供水壶，下壶缸状器为受水壶。受水壶内装有指示时刻的箭尺，随着受水壶水位上升，箭尺也随之上浮，从而可以读出时间[24]。使用田漏时，需要先观测日影进行校准，直到漏刻与日影相符，箭尺才可以使用。农事活动需要等待合适的时气，若违背了时间就会错过耕、种、耘、耔的最佳时机，所以田漏是农家揆时计工不可或缺的工具。《农书》“田漏”篇后附：
梅圣俞诗云：占星昏晚中，寒暑巳不疑。田家更置漏，寸晷亦欲知。汗与水俱滴，身随阴屡移。谁当哀此劳，往往夺其时。[25]
笔者发现这首诗并非梅圣俞所作，而是王安石的《和圣俞农具诗十五首·田漏》[26]，梅尧臣描写田漏的诗文则是《和孙端叟寺丞农具十三首·田漏》：
瓦罂贮溪流，滴作耘田漏。不为阴晴惑，用识早暮候。辛勤无侵星，简易在白昼。同功以为准，一决不可又。[27]
除了上述服务于农事活动的田漏外，古代漕工“望云物、测景而后行”[28]通过观云、测影，判断气象和时辰的智慧，同样体现了天文观测与民生实践的结合。
3.5. 测影与计时仪器的人文内涵
圭表、日晷、刻漏等天文仪器不仅具有实用功能，也可以作为承载时光变迁、情感寄托与宇宙观的文化符号。梅鼎祚《初秋移先姬殡》中有“测景圭频徙”[29]以日影的变化暗喻了时光流逝。张泰《用前八音及韵赋得新秋宫词》：“匏芍引泉添夕漏，土圭测影转私寥”[30]，借漏刻和日影的变化反映了季节的更替。林懋和《石晷歌》：
忆昔娲皇炼石补天时，鼎中五色蟠蛟螭。身骑苍虬上金阙，联台执斗完天维。精英飞堕昆丘侧，休气荣光射南极。越履溪边浪得名，仙机天上今难识。良工制作如有神，金椎挥霍声震辚。初看落落珊瑚碎，乍见团团明月新。峥嵘三尺中天起，玉柱玲珑花绕趾。时辰十二长周旋，分明次舍圆规里。玉衡璇玑久不传，盖天宣夜机犹玄。指南未数奇肱制，测景应知周旦贤。朣胧曙色晞旸谷，烁灼仙葩辉若木。迅曜应悲弃杖劳，流光不为挥戈复。平明寸晷上扶桑，薄暮分阴徧未央。仙驭云中轮自急，灵枢石上影难常。云中仙驭如惊电，石上流光若飞箭。志士空嗟白日倾，佳人长怨朱顔变。白日西倾东复来，朱顔一变何时回。但惜寸阴同大禹，相期不数士衡村。[31]
以女娲炼石补天的神话开篇，将石晷溯源至天地初创之时，其次运用了周公测影的典故，把仪器与天道秩序和圣贤智慧关联，并通过“石上流光若飞箭”的日影变化，将日影计时的仪器功能与惜时建功的人生追求结合，体现了天运有序，人事应和的天人合一宇宙观。
4. 总结
测影与计时仪器的演进始终以天体规律为纲，以民生为核心。明代五轮沙漏的发明解决了北方水漏结冰的技术难题，实现了官方科技向民间的延伸，是技术与人文融合的典型。明代谯楼晷漏的多次迁建重修，承袭唐宋司时制度的同时因时代需求调整，体现了天文计时的礼制价值与政务实用功能。田漏等民间器具的应用，印证了古代官民两套计时体系的并行。此外，明代文人将测影计时仪器融入文学创作，使日影与测影成为承载天人合一宇宙观的文化符号。明代测影计时类文献体现着中国古代天文学与礼制建构、民生应用和文化表达的深度融合。