第三章
华夏文明的第一原理

当年伏羲王天下时，仰则观象于天，俯则观法于地，那么他观天是如何观的呢？是简单的望着天空发呆吗？是白天观呢，还是晚上观？悬象著明莫大乎日月，天上两个最大的现象是太阳和月亮，观天肯定是首先观太阳和月亮，然而最重要的又是太阳，所以观象于天，先是观白天的太阳。

太阳每天东升西落，运转不息，第一个要研究的肯定是太阳。太阳光那么刺眼，直接用肉眼观察是不现实的。我们每个人在小时候肯定都有一个阶段，对自己的影子特别痴迷，在太阳下，地上总有一个影子跟着自己，自己走影子也跟着走，想甩都甩不掉，一定非常苦恼。同理，古人也对影子有同样的好奇心，也会去观察分析影子是怎么回事儿。有个成语“立竿见影”，说明了古人对观察影子的感悟。

日晷示意图

同时还会发现，太阳东升西落，影子也跟着运动，早上太阳从东边升起，影子在西边，到晚上时，太阳转到西边，影子又跑东边去了。然后发现，可以用影子的方位来确定一天中时间的早晚，后来发明了专门的天文仪器日晷来测量太阳影子的方位。日晷是由一个圆形的晷面和垂直于晷面的晷针组成的，太阳出来后，根据日晷晷针在晷面的投影方位来确定时间。所以日晷的原型肯定是“立竿见影”。

立竿见影，除了发现太阳影子的方位变化规律外，还会发现一个规律，早晚太阳的影子长，中午的影子短。就是说太阳的影子从早上开始由长变短，到午后，又开始由短变长，那么一天之中，一定有个时刻，影子的长度最短。那么肯定会留意这最短的影子，然后就会发现另外一个非常重要的规律，每天影子最短的时候，其方位都是一样的，都在一条线上。

于是就专门来测量每天的最短影子，也就是《周髀算经》中说的“日中立杆测影”，在正午时分，太阳当头的时候，垂直地面立一根表杆，测量太阳影子的长度。为了日中立杆测影，后来发明了天文仪器圭表来专门测量正午日影长度。

圭表示意图

圭表和日晷是两个不同的天文仪器，可能很多人还分不清楚它们的区别，日晷是专门测量一天中太阳影子的方位的，根据影子的方位来判断时间，而圭表是专门测量正午日影长度的，根据正午日影长度来测量日期。它们的结构也不一样，日晷是由圆形的晷面和垂直于晷面的晷针组成的。而圭表是由垂直于地面的表杆，和水平地面上沿着正午日影方向的圭线组成的。《周髀算经》中对表杆的高度是有要求的，为了方便计算天高地远这些周天历度数据，定为八尺高。

日中立杆测影，每天正午，日影最短，而且都在一个方向上，这个方向就是南北方向。同一地点，同样高的表杆，每天正午日影线的长度变化非常有规律，某个期间，每天的正午日影逐步变长，到某一天正午日影达到最长后，又开始逐步变短，到某一天正午日影达到最短后，又开始逐步变长。伏羲发现正午日影从最长开始变短，又回到最长，所需要的天数，三次是365天，一次是366天，平均下来是365.25天，这是太阳运动变化的周期规律，现在把这个周期叫作年。

伏羲还发现，南北方向上，同样八尺高的两根表杆，在同一天中午，位置越靠南，影子越短，于是做极限推断，继续往南某个位置，正午时分，表杆的影子长度为零，没有影子，那么太阳在这个位置的正上方。这样就可以确定太阳的位置了。

伏羲还发现了正午时分，表杆的影子随南北方向位置的变化规律：“勾之损益寸千里”。

夏至日那天，八尺高的表杆，正午时分日影长度是一尺六寸，即16寸；正北方向一千里，同样八尺高的表杆，正午时分日影长度是一尺七寸，即17寸；正南方向一千里，同样八尺高的表杆，正午时分日影长度是一尺五寸，即15寸。由此总结出规律，南北距离相差一千里，正午时分日影长度相差一寸，即勾之损益寸千里。勾是表杆的影子，因为表杆垂直于地面，所以表杆和表杆的影子组成了一个直角三角形，表杆和表杆的影子是直角三角形的两条直角边勾和股，表杆的影子是勾，表杆是股。

有了这个日影长度变化规律定理，根据夏至日正午的影长16寸推算，南方一万六千里正午日影长度为零，太阳在这一点的正上方，对应现代的北回归线。又根据冬至日正午的影长135寸推算，南方十三万五千里正午日影长度为零，太阳在这一点的正上方，对应现代的南回归线。其他日子太阳就在这两点之间来回运动。《周髀算经》把太阳的这种位置变化称为南北游，其路程是十一万九千里。当然，这些数值是不准确的，而且误差非常大，主要是因为“勾之损益寸千里”这个定理不准确。但误差不是最重要的，重要的是发现了太阳的第二视运动。

太阳的第一视运动是太阳的东升西落，这是地球的自转导致的太阳视运动，是直观的运动。从正午日影长度变化推测出来的太阳的第二视运动，是地球围绕太阳公转导致的太阳视运动，即太阳的南北回归运动，这个运动是非常难发现的，而且要量化测量这个运动就更加困难了。又由于太阳是天上最大的现象，太阳第二视运动的道代表了天运动的道，简称天道。这就是《周髀算经》中“日中立杆测影，此一者天道之数。”中的天道，由此给天道下个准确的定义：

天道是通过正午时分太阳影长变化发现的太阳回归运动的道。

日中立杆测影发现的这个天道，是一条明确的道，南北相距十一万九千里。每天正午，太阳的影子长度都是确定的数值，另外通过太阳影子从最长再回到最长位置所用的天数，准确的测量出了一年是365.25天，这些都是天道之数。天道之数和日期是相关的，所以天道之数就是天时，是时间，抽象复杂的时间概念就用空间概念量化表达出来了。由此给天时下个准确的定义：

天时是用太阳回归运动代表的天道来度量的时间，是天道之数。

“日中立杆测影，此一者天道之数。”天道和天道之数都明确了，那么“此一者”是什么呢？它不是数量一，而是一条线，是正午时分圭表表杆的影子所在的那条线，每天正午日影都在这条线上，日影长度值有规律的变化，每天都有相应的刻度值，这一条带有每天正午日影长度值的线，更像是现代数学上的数轴。由此给“一”下个准确的定义：

一是天道之数天时的数轴。

科学上有第一原理，即一些复杂而高深的理论，往往是从一个最简单的最基本的原理出发，推导演化出来的。“日中立杆测影，此一者天道之数。”是华夏文明的第一原理，这一句话讲明白了中国文化和哲学中三个重要的核心概念：“一”、天道和天时，它们同出于天文学而异名，它们是三位一体的三个概念。

“日中立杆测影”是天文学的科学实验，日中是实验的时间条件，杆是实验器材，立杆测影是实验方法。华夏文明是建立在科学的基础之上的，华夏文明优秀的文化和哲学也是以科学为基础的。

再回头来理解《尚书》的“时乃天道”，就非常简单了，天时就是天道，天时是用天道的运动度量的时间，现在看到天时天道，就不会觉得是封建迷信了，这是科学，是我们文化自信的底气。

再看看《说文解字》中的一：“惟初太始，道立于一，造分天地，化成万物。”这里的道是天道，“一”是天道之数天时的数轴，天道立于一，是因为天道运动的规律性，宏大的天道抽象成了圭表的圭线这个“一”，那么天道就是“一”。造分天地，是发现了天道之数，天时的规律性，一年365.25天，天时按春夏秋冬四时往复运行，春夏秋冬和草木枯荣直接相关，像是天时使万物生化，是以化成万物。

现在我们格“道”致知终于大功告成，发现了道的本，道是太阳运动代表的天道，天道之数是天时，天道之数天时的数轴是“一”，这是我们文化和哲学的基础。我们的文化和哲学是在这基础上开枝散叶的，由于现在枝繁叶茂，难免会出现枯枝败叶，但不能因为这些枯枝败叶就推断其根也枯败了。对于文化和哲学，我们也需要格物致知思想，探寻其本始，正本清源还原其本来面貌。