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（二）北斗“观象授时”体系的科学计算
北斗七星作为东亚先民“观象授时”的参照物究竟有多久的历史，考古发掘资料中可以看出一些端倪。在距今6 500年前的河南濮阳西水坡遗址M45号墓葬中，古人把河蚌或海贝铺成斗魁形状，把少年的小腿骨摆成斗杓形状，放置在墓主人的脚下，这已经充分反映了古人已经建立了圭表侧影和北斗建时系统。在距今7 000～6 500年的河姆渡遗址文化层，出土一件斗状的夹炭黑陶钵（T243④:235），陶钵两侧对应刻划着两条身上带圆圈的野猪，有学者认为这就是北斗的形象。在距今7 000～6 700年的内蒙古敖汉旗赵宝沟小山遗址，出土了2件陶尊形器（F2②:30、F6①:3），图案的主体内容为前鸟后鹿，中间野猪，明显表达了中宫北斗与南宫星、张两宿，北宫危宿的关系。在距今12 000年前（断代有争议）的山西吉县柿子滩遗址附近的古老岩画中，可以明显看到一位神人头顶呈弓形排列的北斗七星，脚踏南斗六星的形态，可见古人已经把北斗看做天神。
从古籍文献资料和考古发掘材料对比可以看出，北斗七星作为授时主星的历史在东亚确实非常久远，因此，北斗作为北极星的时代也非常久远。当前来看，北斗虽然依然周游在天北极附近，但离开真天极最近的天枢也有28度多的角距离，并非很理想的天北极参照物。然而从逻辑推理来看，既然岁差导致天北极在过去万年之中不断变化，那么，中华先民在建立东方天文学体系之初，北斗应该因“岁差”的原因而远较现在接近北天极，且因为常年不隐而成为定位北天极，测定周日和周年时间和观测该天区内天象最好的参照物。那么，在东亚民族建立东方天文学体系之初，即5 000年～10 000年前，哪颗星最接近天北极？它和北斗又有什么关系？
根据天文计算，在整个新石器时代中晚期，天北极附近没有亮星，而北斗此时比现在接近天北极，因此，把北斗整体作为极星是唯一合适的“观象”方法。而且，由于北斗的斗杓具有非常明显的方向性，比单一的，低亮度的恒星容易观测得多，其参照意义也大得多，把北斗作为极星是最合适的“授时”方法。仅此两点，北斗七星便足以成为了中华民族“观象授时”的主星。故《晋书·天文志》中引张衡说道：“一居中央，谓之北斗。四布于方各七，为二十八舍。”笔者认为，张衡生活的东汉时代，北斗离天北极最近的天枢也有19度的角距离，已经比夏王朝时期要远得多，更不用说新石器时代的中晚期了，但他的说法却依然继承着非常久远的东方天文学传统，明确指出北斗七星就是中天星官。北斗七星以斗魁四星最耀眼，第一颗星名为天枢，说明建立北斗建时系统之初，天枢应该就是《周髀算经》中的“天极枢”。天枢围绕天一、太一“璇周四极”作拱极运动，划出的圆周穿过北斗第二颗星天璇和第三颗星天玑。天枢璇周四游，斗杓四指，成为东亚地区“观象授时”的最佳参照物。
根据笔者进行的星象模拟计算，公元前2 000年，右枢较接近天北极，只有5度的角距离，同时北斗的第五颗星玉衡和第六颗星开阳离天北极也只有14度，天权有15度；公元前3 000年，右枢成为了真正的北极星，只有1度的角距离，左枢有10度，而开阳只有11度，玉衡有12度，摇光有15度；公元前4 000年，右枢逐渐离开天北极，左枢更接近天北极，两者皆以6度左右的角距离一左一右拱卫着天北极，同为北极星，成为其名称的真正来源，而开阳也只有11度，摇光只有12度；公元前5 000年，左枢成为北极星，离天北极有5度，右枢有12度，摇光有13度，开阳有15度；公元前6 000年，左枢依然为北极星，但开始离开天北极，还有8度，右枢和摇光已经远离，有17度，开阳更远，有20度；公元前7 000年，紫微和北斗开始远离北极天区，只剩下左枢，还有12度；到公元前8 000年，除了摇光，整个北极天区30度角距离圆周范围内几乎不再看得见紫微和北斗。反过来看，而从公元前10 000年开始，北斗则以每千年5度的角距离接近天北极，从公元前8 000年开始进入东北亚人的视野。而公元前4 000年前后的两千年应该是中国史前天文学确立了天北极和北斗作为天北极参照物的时期。因为这个阶段不仅是左枢和右枢名称的真正来源，而且是北斗七星最接近天北极的时期。北斗的斗杓三星，玉衡，即大熊座ε星，εUMa，星等1.78；开阳，大熊座ζ星，ζUMa，星等2.20；摇光，大熊座η星，ηUMa，星等1.85，不仅比太一和天一的星等要高得多，在夜空中要明亮得多，也比右枢和左枢的星等要高不少，在夜空中也亮不少。更重要的是，北斗七星作为一个很独立完整的星象（比西方大熊座要明显得多）在公元前3 000年～前5 000年这漫长的2千年中距离北极天区比现在要近得多，因此才有有充分的条件和资格为正在形成的中华民族选为当时的北极星。
由此可以比较肯定地得出如下结论。新石器时代早期（12 000～9 000）年前，中国的原始稻作和粟作农业开始起步，主要还是依赖渔猎和采集经济，对天文学的需求还不是很迫切。该时期的北极天区内也没有亮星，北斗离北极天区还有20～30度的角距离，中华先民对周天星象还在黑暗中摸索。新石器时代中期（公元前7 000～5 000年前），中国已经形成了长江中下游稻作和黄河中下游粟作农业经济区，农业的发展需要天文学的指导。在这个2千年里，作为后来“观象授时”核心的北极帝星和璇玑，即紫微垣（天龙座）和北斗七星（大熊座）才开始接近北极天区，因此这个2千年是中国古代天文学的萌芽时期。新石器时代晚期早段（公元前5 000～3 000年前），也就是紫微垣的左枢和右枢，北斗的斗杓最接近天北极的2千年，中国古代天文学逐渐成形，尤其是公元前4 500～3 500年之间的1千年，当左枢和右枢以双星各6度的角距离同时拱卫着真天极的姿态而成为北极星，斗杓三星也以11～12度角距离最接近天北极，二十八宿中最多的星宿均匀地分布在天球赤道和黄道上时（竺可桢算出公元前4 300年～2 300年有18～20个星宿），中华先民对天北极、北极星、北斗，乃至苍龙七宿和白虎七宿的认识和命名已经最后确定并延续至今。虽然马伯尔（H. Maspero）、桥本增吉、李约瑟等一大批学者认为不可能那么早，认为中国的天文学体系虽然很古老，但可能还是从古代巴比伦接受过来的，但从天文计算，结合本文后面论及的辽宁阜新查海遗址、河南濮阳西水坡遗址和湖北黄梅焦敦遗址的星图的论证，笔者认为，客观来说，中华先民确实应该是在6 500年前就开始独立创建以天北极、北斗、银河和二十八宿为核心的宇宙观和东方天文体系。
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