汉代最终确立的用来指导农事的补充历法——二十四节气，是我国古代的一项伟大发明。2016年底中国申报的“二十四节气——中国人通过观察太阳周年运动而形成的时间知识体系及其实践”正式通过评审，列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录，成为我们这个星球文明发展的鲜明标志之一。在国际气象界，二十四节气被誉为“中国的第五大发明”。然而，很少有人知道二千多年前的汉代，人们最初是通过观测北斗而确定二十四节气的。如今，海昏侯墓出土的一面称为刘贺镜晷的铜镜，为我们揭开这个谜底提供了确凿的物证。

一、出现在镜晷上的特殊刻度

镜晷还是汉代用于测量北斗确定二十四节气的一个重要物证

在海昏侯墓考古发掘中，出土了一面十分奇特的铜镜，它的背面通体鎏金，尽显华贵；镜纽中央下陷，好似凹槽，这与任何一面古镜的镜纽完全不同；五道圆环内，分布着四叶柿蒂纹、八瓣连弧纹，其间还加杂着各式各样的小圆点。有人认为所有的凹槽和圆点都是当初嵌宝石时留下的痕迹，因此将它命名为“鎏金镶宝石铜镜”。但出土时凹槽和圆点处找不到任何镶嵌过宝石的痕迹。笔者观察研究后认为，这面铜镜正面为镜，背面为晷，白天用于观测时间，夜间用于观测天象，是古代的一种天文计时仪器，应当命名为镜晷。由于此铜镜是在海昏侯刘贺大墓中发现的，因此正式名称应当为刘贺镜晷。现在看来，这面镜晷还是汉代用于测量北斗确定二十四节气的一个重要物证。

与一般的古镜不同，在这面镜晷上，既没有花样繁多的纹饰，也没有充满吉祥的铭文，只有点、线、方、角、圆等几何图案，其中暗藏着许多特殊的刻度。深入分析可知，它们与古代通过测量北斗确定二十四节气有着密切关系。这些特殊刻度至少表达出三层含义。

第一层含义，是方位坐标。观察镜晷的最外圈，等距分布着类似花瓣的6个标志，其中1个好似桃花，5个好似梅花。

这些花瓣应该带有定位的性质。根据古人对北斗的崇拜，单独的桃花瓣应指向北极星。

如果把镜晷中央柿蒂纹叶片上的圆点，与这个桃花瓣用绿线连接起来，那么，这条线便指向正北。而在相反的方向上，柿蒂纹叶片上的圆点，与梅花瓣用绿线连接起来，那么，这条线便指向正南。凑巧的是，在镜晷第二圈共有12个刻铸的圆点，正北与正南两条线分别经过其中的1个圆点。在此基础上，再把柿蒂纹左右叶片上的圆点，与位于第二圈上的圆点分别用绿线连接起来，便得到了正东与正西、正北与正南相互垂直的线。

这样，镜晷上的这四条绿线，就确立了东、南、西、北的基本方位。按照古代的天象，东方青龙代表春天，南方朱雀代表夏天，西方白虎代表秋天，北方玄武或玄鹤代表冬天。相应地，二十四节气的四个最重要的时间节点——春分、夏至、秋分、冬至——便顺理成章地形成了。

第二层含义，是节气刻度。如果把镜晷第二圈的12个点全部用绿线标出来，其中6个点与第一圈的桃花瓣和梅花瓣相连，从而将镜晷平分为6个扇面。而另外6个点又将每个扇面平分为2份。这样，便将镜晷划分成为12等份。每等分应当包含2个节气，共计24个节气。

古人通过观测得出，一年二十四节气共三百六十五又四分之一天，反映在圆周的刻度上是三百六十五又四分之一度。如果12等份包含着二十四节气的话，那么，每等份2个节气为30度强或31度弱。每个节气便是15度强，代表的实际时间是15天强。

第三层含义，是四维标志。细心的人一定会发现，在镜晷第二圈的12个圆点之间，还有规律地分布着4个显然是后来用刀子刻上去的小圆圈这一定是根据观测者的实际需要增补上去的。如果把增补的这4个小圆圈用红点表示，再与镜纽相连，就会发现每个红点与两片柿叶纹之间的2个圆点形成一条直线。也就是说，增补的小圆圈可以看作是两片柿叶纹之间的2个圆点的自然延伸。因此有充足的理由把这3个圆点用一条红线连接起来。

在镜晷上，由3个点连接起来的直线，除了南北2条绿线外，就是这4条红线。它们与南—北、东—西4条绿线一样，互相垂直。非常奇怪的是，以现代人的眼光看，互相垂直的红线并没有平分互相垂直的绿线所形成的90度夹角，而是有一定的偏差。这就预示着红线在镜晷上处于极为特殊的地位。

那么，这四条红线代表什么含义呢？按照《淮南子•天文训》的说法，二十四节气中包含着四个维度，简称四维，即立春时的报德之维，立夏时的常羊之维，立秋时的背阳之维，立冬时的蹄通之维。原来，这4条红线代表着四维，把立春、立夏、立秋、立冬在镜晷上的位置固定下来。

以上这三层含义叠加起来，再按照古籍上的描述，绘制在镜晷上，便得出一幅可以用于观测北斗而确定二十四节气的示意图。

二、从测量日影到观测北斗

二十四节气是指中国农历中表示季节变迁的24个特定节令

众所周知，二十四节气是指中国农历中表示季节变迁的24个特定节令，现在人们知道，它是通过观察太阳周年运动，认知一年之中时令、气候、物候等方面变化规律所形成的知识体系。它把太阳周年运动轨迹划分为24等份，每一等份为一个节气，始于立春，终于大寒，周而复始，成为历代官府颁布时间的准绳，指导农业生产的司南，也是人们日常生活中预知冷暖雪雨的表尺。二十四节气凝聚着古代劳动人民经验的积累和智慧的结晶。

先秦以前，并没有形成完整的二十四节气。但是古人通过长期的观察和实践，逐渐掌握了冬至、夏至（称两至）和春分、秋分（称两分）这四个一年之中最重要的时间节点。甲骨文中有关时间的字大多从日字。《尚书•尧典》把春分叫日中，秋分叫宵中，夏至叫日永，冬至叫日短。而《吕氏春秋》则把夏至、冬至分别叫日长至、日短至。可见，那时对节气的判断，主要是根据观察太阳照射大地的位置变化完成的，学名叫“观象授时”。

那么，这种“观象授时”用的是什么工具或方法呢？说起来并不复杂，成语“立竿见影”便是答案。中国古代在对太阳的观测中，出现得最早、沿用得最久的仪器是圭表。“圭”即为正南正北方向平放在地面的测定表影长度的刻板；“表”则是直立于平地上的测日影的标杆或石柱。“圭”与“表”二者互相垂直。用圭表测影，也叫立杆测影。正午当太阳照射在“表”上的时候，“圭”上便出现了“表”的影子，根据影子的方向和长度，就能读出时间，这也是光阴的来历。太阳虽然每天东升西落，但在不同季节，出没的方位和正午的高度是不同的，并有着周期性变化的规律。冬至正午时，太阳的影子最长；夏至正午时，太阳的影子最短。而春分、秋分正午时，太阳的影子正好在中间。这样就可以比较准确地观测到两至、两分的时间节点。

周礼•考工记》中提到过一种土圭，就是用赤土制成的圭板，平放到地面上观测表影。海昏侯墓主棺中发现了一件玉圭，青色，尖首，折肩，方底，素面，材质优良，磨制光滑，放置平整。其底部有一圆孔，可插入与之配套的短杆测量日影，是一件不可多得的观天祭天的礼器。

有人会问，用这种简便易行的工具和方法能不能观测全部二十四节气呢？回答是否定的。因为汉代一般的表高约八尺，一尺约合现在的23厘米，八尺相当于1.8米左右。从理论上讲，用1.8米的圭表测影之法去求两至、两分，是没有太大问题的。但在实际操作时却困难重重，主要原因是太阳照射到地面或“圭”上的影子往往是虚的，很不清晰。正如清代学者所说：“测影之臬，不可过短，过短则分寸太密而难分；过长则测景虚淡而难审。”显然，圭表短了，投影也短，长度量得不精确；圭表长了，则影端虚淡，更不好测量。为解决这个矛盾，古人想了很多办法，一直到元代天文学家郭守敬，在“周公测景台”主持修建了高达九米多的巨大圭表，又采用了小孔成像的原理测量日影，这个问题才得到初步解决。不过，这是后话。

对二十四节气最早、最完整的总结，是在汉代，见诸于前面提到的《淮南子•天文训》。它的作者是淮南王刘安，即汉高祖刘邦之孙、汉武帝刘彻的叔父，当然，他也是海昏侯刘贺的曾祖辈。刘安的《淮南子》成书于公元前139年，早于司马迁的《史记》成书40多年，因此，《史记》中约有70多处引用《淮南子》。可见，《淮南子》在历史上、学术上的地位，其中记述的天文、地理、历法、气象、物候、乐律等，代表了汉代最高科技成果和学术水平，它所记载的二十四节气及其观测方法，应该是可信的。

首先，《淮南子•天文训》第一次把二十四节气的名称、顺序完整地确定下来。惊蛰古名“启蛰”，由于汉景帝叫刘启，又是刘安的表哥，刘彻的父亲，为了避讳，《淮南子》把它改名为惊蛰。直到2200多年后的今天，《淮南子》所确立的二十四节气名称、顺序也没有改变。这在世界科技史上不能不称为一个奇迹。

其次，《淮南子•天文训》第一次明确指出二十四节气的测量是依靠观测北斗的变化取得的。原文是：“而升日行一度，十五日为一节，以生二十四时之变。斗指子，则冬至，……”古人注释为：“升”当为“斗”字之误也。言斗柄左旋，日行一度，而以十五日为一节也。当斗柄指向子位，便是冬至。这就明白无误地说明，最初的二十四节气，并不是由观测太阳位置的变化确定的，而是由观测北斗斗柄位置的变化获得的。

再次，《淮南子•天文训》第一次给出了运用北斗测量二十四节气的具体数据。中国古代观测太阳围绕地球转一周需要三百六十五又四分之一天，相应地把圆周的刻度划分为三百六十五又四分之一度，这与西方圆周的刻度为360度完全不同。古人把两维之间的6个节气确定为九十一又十六分之五度，也就是九十一又十六分之五日。每个节气斗柄旋转15度强，即15日强。这样计算下来很不方便。于是规定每个节气为15度整，即15日，而处于四维的立春、立夏、立秋、立冬每个节气为16度强，也就是16日多一点。这样，二十四节气加起来就是三百六十五又四分之一日。