北魏孝文帝与武川坝顶祭天圜丘.pdf

The Chinese Journal for the History of Science and TechnologyVol.44(2023)No.2中国科技史杂志第4 4 卷（2 0 2 3 年）第2 期：1 6 1 1 8 3北魏孝文帝与武川坝顶祭天圜丘曲安京李刚（西北大学科学史高等研究院，西安7 1 0 1 2 7）摘要运用数理考古的方法，证实坝顶遗址是北魏的一座祭天圆丘，其核心结构，是按照1 尺对应1 度的方式，将全天星图投影成六个同心圆：恒显圈、北回归线、赤道、南回归线、恒隐圈、天球。出乎意料的是：坝顶圜丘所采纳的基本数据是洛阳的地理纬度与秦汉的标准尺度，这与北魏孝文帝迁都洛阳、全盘汉化的国策正相吻合。结合史料辅证，推测坝顶圆丘很可能是孝文帝拓跋宏在490年前后建设的，其目的旨在通过地中洛阳、汉代尺度、周代火德等基本数据的应用，宣誓其移风易俗、统一天下的抱负。对北魏坝顶祭天圆丘的考古发掘与结构复原，有助于深化对北魏政治制度史的研究。通过对孝文帝构建坝顶圜丘之动机的揭示，可以解剖和透视中华民族的形成与发展过程中的一个极为重要的历史片段。关键词北魏拓跋宏坝顶圜丘五德终始说数理考古中图分类号N092:P1-092文献标识码A文章编号1673-1441(2023)02-0161-23祭祀，在中国古代的政治制度中，始终占据着重要的地位。礼记祭统称：“礼有五经，莫重于祭。”左传成公称：“国之大事，在祀与戎。”与之有关的礼制建筑，如圜丘与方坛，在历代王朝的祭祀仪式中，都是不可或缺的。但是，目前得到学术界确认、保存至今的这类大型的皇家祭天建筑，只有唐长安城圜丘与明北京天坛。呼和浩特武川县的坝顶遗址（封二图1、图2），是否为北魏时期的一座皇家祭天圜丘，成为2 0 2 0 年度中国考古发现的一个热点。如果说坝顶遗址是祭天圜丘，那么，它的结构反映了圜丘设计者的什么意图？其设计理念是什么？到底是谁、为什么、在什么时间设计建设的坝顶圜丘？本文试图根据发掘报道公开的数据，运用数理考古的方法，对这些问题进行初步的探讨。收稿日期：2 0 2 3-0 3-1 9；修回日期：2 0 2 3-0 6-0 9作者简介：曲安京，1 9 6 2 年生，西北大学科学史高等研究院教授，研究方向为精密科学史；通讯作者：李刚，1984年生，西北大学科学史高等研究院博士研究生，研究方向为中国传统历法。基金项目：国家社会科学基金重大项目“中国历法史”（项目编号：2 0 2 2&ZD221）。162心中史杂44卷国技科1北魏坝顶祭天圜丘坝顶遗址位于呼和浩特市武川县大青山蜈坝坝顶之上，东经1 1 1.0 8，北纬40.91。根据史料与坝顶遗址门道中的木柱数目，可以初步断定，这就是一座祭天圜丘。1.1坝顶遗址的发掘历史1980年代第二次全国文物普查，发现坝顶遗址。3 0 多年来，陆续有一些文章讨论这个遗址的功能与性质。汪宇平依据魏书及水经注的记载，认为此处遗址可能是魏帝行宫 2.3 。但是，苏哲对此持否定的观点，认为该遗址的真正作用极有可能是北魏白道城下属的烽成遗址 4 2014年，内蒙古文物考古研究所首次对坝顶遗址进行了详细考察，张文平根据RTK的探测数据，测绘了遗址的平面图和剖面图（图1），通过对比长安城圜丘与北京天坛，首次明确提出“坝顶圜丘遗址”的说法。张文平结合相关史料，初步认定该遗址“应为附属于魏帝行宫阿计头殿的祭坛遗址”，是北魏时期的一个礼制建筑，“为北魏祀天礼仪制度提供了重要的实物证据 5 。”2019一2 0 2 0 年，内蒙古文物考古研究所对坝顶遗址进行了正式的考古发掘，揭示了该遗址的详细内部结构，发现其构造要比2 0 1 4 年探测的结构复杂（图2）。整个遗址是由一系列同心圆构成的夯土与环壕建筑，由内而外次第为：、内环壕、内垓、外垓、外环壕。考古发掘根据对遗址的部分揭露,测算出了这些建筑的1 0 个同心圆的直径 6 01020米图12014年绘制的平面图与剖面图图22020年考古发掘样貌坝顶遗址的考古发掘报告虽然没有正式发表，但是，发掘中获得的比较详细的数据与图片，在新闻通稿和有关媒体上都进行了报道。张文平通过考古发掘与史料记载的相互印证，得出如下结论：综合来看，坝顶遗址的性质，就是北魏阴山皇家祭天遗址，最早可能修筑于太武帝拓跋焘“阴山却霜”期间。自太和十八年孝文帝亲自主持阴山祭祀之后，迁都洛阳后的北魏皇帝再未巡幸盛乐及阴山地区，但祭祀活动应当不能中断。从祭坛内房屋163曲安京等：北魏武川坝顶祭天圜丘2期建筑大规模过火的情形来看，整个建筑极有可能毁于公元5 2 4 年爆发的“六镇之乱”之中。6 这是考古学者首次明确断言，坝顶遗址是“太和十八年孝文帝亲自主持阴山祭祀”所用之圜丘。北魏坝顶遗址的发掘，很快得到考古界的广泛关注，人围2 0 2 0 年度“中国考古新发现”和“全国十大考古新发现”提名名单。由于目前的发掘，仅仅是1 5 0 0 平方米的局部揭露，最终的发掘报告也没有问世，另外，从形制上看，唐长安城圜丘与明代北京天坛都是层累的同心圆结构，与坝顶遗址有比较明显的差距，因此，对于新闻通稿中提到的坝顶遗址是“北魏时期的祭天圜丘”的说法，有一些质疑的声音。坝顶遗址究竟是不是一座祭天圜丘呢？这个问题成为首先需要解决的一个问题。1.2坝顶遗址是一座祭天圜丘在坝顶遗址的考古发掘中，从内环壕发现了一些应该是用于祭祀的动物骨骼。根据对其中出土的马骨的碳1 4 测年，断代时间为公元4 3 0 一4 9 0 年。加上魏书等大量史籍的相关记载的支持，发掘人员认定该遗址是北魏时期的建筑，这个结论应该是成立的。不过，坝顶遗址是北魏皇帝祭天所用的大型礼制建筑圜丘吗？我们根据门道发掘的一个比较确凿的证据，可以给出肯定的答复。坝顶遗址最内的夯土建筑，是一个保存基本完整的、高达4.4 米的圆环形。这个环形建筑，在北偏东南1 4 3.5，有一条宽约1 米、长约8 米的门道（封二图3）。有意思的是，门道两侧，显著可见残高0.9 1.7 米的碳化木壁柱，其中东壁2 8 根，西壁2 1 根。这些数目不等的木壁柱，代表着什么？我们知道，7 在中国古代的数理天文中有特殊的意义。2 8 为四七，2 1 为三七。东西两壁木柱的数字，都与7 相合。这里面暗藏玄机。在中国古代的祭天礼仪中，通常要建设两座大型的建筑，分别称为方丘、圜丘。方丘，是祭地与先皇后之所。圜丘，是祭天与先皇帝之处。关于圜丘与方丘的作用与配制，晋书有详细的说明：今祀圆丘以始祖帝舜配，号圆丘日皇皇帝天。方丘所祭日皇皇后地，以舜妃伊氏配。天郊所祭日皇天之神，以太祖武皇帝配。地郊所祭日皇地之祗，以武宣皇后配 刀因此，在国家祭祀的礼制建筑中,方丘与圜丘是彼此关联的 8 。值得注意的是，这种关联，会反映在方丘与圜丘设计的某些数据上，而且，按照天尊地卑，方丘上的数字常常是圜丘上数字的一个因子。这些数字中，有一个便与7 有关。据魏书礼志记载：天赐二年夏四月，复祀天于西郊，为方坛一，置木主七于上。选帝之十族子弟七人执酒,在巫南，西面北上。女巫升坛，摇鼓。帝拜，若肃拜，百官内外尽拜。祀,复拜。拜,乃杀牲。执酒七人西向，以酒洒天神主，复拜，如此者七。礼毕而返。自是之后,岁一祭。（9 ,页2 7 6 3)方坛，即方丘。魏道武帝拓跋(3 7 1 一4 0 9)在天赐二年（4 0 5）恢复西郊祭天，建设了一座方丘，在方丘上，树立了7 个木柱，代表7 个木人，即“木主”。与之对应，选定7 人执酒，以拜天神，“如此者七”，7 人各拜7 次，合4 9 人次。木人，是祭坛上的特别道具，方丘中164心史国44卷杂科技上的木人数正好是7。那么，圜丘上有没有类似的木人道具呢？据南齐书魏虏传称：城西有祠天坛，立四十九木人，长丈许，白、练裙飞马尾被，立坛上。常以四月四日杀牛马祭祀，盛陈卤簿，边坛奔驰，奏为乐。（1 0 ，页9 8 5）上述文字记述了北魏在“祠天坛”祭祀的一些有趣的设置。从传世文献来看，大约从南北朝时期开始，可以用“天坛”指代圜丘，“地坛”指代方丘。直到明代，才彻底用天坛地坛，取代圜丘方丘。如前所述，方丘祭地，圜丘祭天。因此，这里的祠天坛，即郊天坛，应该就是圜丘。根据上面的记述，在这个坛上，树立了4 9 个木人，正好是方坛7 个木人数的7倍。现在回到坝顶遗址，我们发现，门道的两侧，分别树立了2 8、2 1 个木人，由于2 8+21=49,正好与南齐书魏虏传中祠天坛上的木人数一致！这个证据基本上可以肯定地说明，坝顶遗址就是一座祭天圜丘1.3北魏都城之外的祭天圜丘与祭天活动根据上面的论述，可以明确，坝顶遗址是北魏时期的一座祭天圜丘。祭天在北魏历代的国事活动中,都是一件非常重要的大事 。如魏书礼志称：祀天之礼用周典，以夏四月亲祀于西郊，徽帜有加。二年正月，帝亲祀上帝于南郊，以始祖神元皇帝配。为坛通四陛，为三重。（9 ,页2 7 3 4)北魏开国皇帝拓跋即位后，便追谥北魏皇帝之先祖拓跋力微（1 7 4 2 7 7）为神元皇帝，庙号始祖。天兴二年（3 9 9），拓跋在南郊祭天（上帝），即以其始祖拓跋力微配。因此，这里的祭坛一定是圜丘。由此可见，自北魏建国，即在圜丘祭天。上述文字有三点值得注意：第一，北魏祭天遵循周礼之制。第二，祭祀地点应为西郊圜丘。按盛乐与平城时代祭天活动基本上都在西郊，引文中的“南郊”或为误植。第三，北魏早期圜丘的形制，有四条通向祭坛的道陛，祭坛由三重围墙（）环绕。坝顶圜丘确实有三重围墙：、内垓、外该。但是，只有一个通道，这个设计非常有趣，在本文3.2 节的论证中可以看到，坝顶祭坛唯一的通道，在圜丘的设计上，将发挥重要作用。据史书记载，北魏皇帝常常在其行宫附近设坛讲武或祭祀。如魏书礼志称，太宗神瑞元年（4 1 4），道武帝拓跋“又于云中、盛乐、金陵三所，各立太庙，四时祀官侍祀（9 ,页2 7 3 7)。云中，又称云中盛乐（今呼和浩特市托克托县古城村古城），是北魏开国时的首府。盛乐，又称定襄盛乐（今呼和浩特市和林格尔县土城子古城），是拓跋鲜卑早期的首府 1 2】。金陵，在云中盛乐附近，是平城时期北魏历代皇帝埋葬之所。这三个地方，是平城时期北魏皇帝时常行幸之所，应该都设有行宫。在皇帝行宫附近，设置圜丘用于祭天，似乎是北魏的传统。由于武川坝顶距离首都平城较远，因此，如果坝顶遗址是一座祭天圜丘，那么，这个地方就应该有一座皇帝的行宫。据水经注的记载：其水西南流，历谷，径魏帝行宫东。世谓之阿计头殿。宫城在白道岭北阜上，其城圆角而不方，四门列观，城内惟台殿而已。（1 3 ,页4 6)白道岭即武川县大青山蜈岭，据专家考证，水经注中所讲的白道岭北阜的皇帝行宫，应该就是著名的阿计头殿，位于今呼和浩特市武川县土城梁古城。此地距离坝顶遗址约4.5 公里。人们据此推测，坝顶遗址应该就是北魏皇家祭祀遗存 1 4 。1652期曲安京等：北魏川坝顶祭天圜丘北魏历代皇帝的祭天活动，在正史上多有记载。不过，有关云中盛乐与平城时期北魏皇帝在都城之外的祭天活动，可以从正史中查到的记录，仅有两条史料 1 5,1 6 ,并且这两次祭祀的地点均非阴山坝顶。从现存的史料来看，尚未有确凿的证据支持拓跋焘及其之前的北魏皇帝曾经在阴山坝顶举行过祭天活动。前面曾经提到，张文平根据坝顶遗址的考古遗存推测，坝顶圜丘可能修筑于拓跋焘“阴山却霜”期间 6 。拓跋鲜卑在平城期间地处北疆，为驱赶寒冷，每年四月，从平城到阴山率众祭天，谓之“阴山却霜”。何德章首先将“阴山却霜”与北魏皇帝北巡联系起来 1 7 1.4拓跋宏北巡在坝顶圜丘祭天北魏皇帝出京巡幸特别频繁，章义和等人认为，北巡的行动具有宣扬汉化、标榜正统的时代特征 1 8 。正史中唯一一条可能是在阴山祭天的记录，是孝文帝拓跋宏迁都洛阳之前率众北巡的经历。我们希望在前人考证与推测的基础上，以史料为依据，通过新的推理方法，证明拓跋宏此行的一个重要目的就是在坝顶圜丘进行祭天活动。关于孝文帝北巡的时间与路线，佐藤智水有仔细的研究 1 9 。魏书详细记录了孝文帝此次北巡的路线与时间：秋七月壬辰,车驾北巡。戊戌，谒金陵。辛丑，幸朔州。是月，岛夷萧鸾杀其主萧昭业，立昭业弟昭文。八月癸卯，皇太子朝于行宫。甲辰，行幸阴山，观云川。丁未，幸阅武台，临观讲武。癸丑，幸怀朔镇。己未，幸武川镇。辛酉，幸抚冥镇。甲子，幸柔玄镇。乙丑，南还。庚午，谒永固陵。辛未，还平城宫。（2 0 ,页1 7 4 1 7 5）根据上面的记述，拓跋宏于太和十八年七月二十日（4 9 4 年9 月5 日）从平城出发，至八月二十九日（1 0 月1 4 日）返回平城，在历时近4 0 天的行程中，七月二十六日（9 月11日）拜谒金陵，二十九日（9 月1 4 日）抵达朔州。八月初一（9 月1 6 日）在阿计头殿行宫受太子朝拜，次日（9 月1 7 日），在阴山“观云川”；初五（9 月2 0 日）“幸阅武台，临观讲武”，十一日（9 月2 6 日）到怀朔镇，十七日（1 0 月2 日）到武川镇，十九日（1 0 月4 日）到抚冥镇，二十二日（1 0 月7 日）到柔玄镇（图3）。10.4抚冥镇9.26怀朔镇10.2武川镇10.7柔玄镇9.20下南滩讲武台9.16阿计头殿9.20广德殿？呼和浩特9.14朔州定襄盛乐10.13永固陵9.11金陵云中盛乐9.5平城出发/1 0.1 4 返回图3拓跋宏4 9 4 年北巡路线示意图心史杂16644卷国技科鲍桐对北魏六镇及朔州等地的设置年代与方位地点进行过细致的讨论 2 1 。金陵在北魏开国都城云中盛乐，是迁都洛阳之前历代北魏皇帝陵寝所在。朔州是拓跋鲜卑早期都城定襄盛乐。孝文帝将拓跋祖先的两处故里，作为其南下之前北巡的前两站，具有祭告祖先、阔别故乡的宣示意义。离开朔州后，拓跋宏于八月初五“幸阅武台，临观讲武”。接着巡视了北方六镇之中间四镇。北方六镇是平城时期的北魏在其北部边境设置的六个军事要镇，具有重要的战略意义。拓跋宏在“讲武台”逗留的时间比较长，这里应该设有屯兵大营，与北方六镇相互策应,共同构成北魏之北部边境的防御体系。因此，孝文帝北巡后五站，是其南下迁都之前对北方边境军事防御体系的视察检阅。由此可见，孝文帝拓跋宏北巡的前两站与后五站的选择，都具有极重要的政治意义。那么，孝文帝阅武台的地点究竟在哪里？郦道元有比较详细的记录：余以太和十八年，从高祖北巡，届于阴山之讲武台，自台西出南上山，山无树木,惟童阜耳，即广德殿所在也。余以太和中为尚书郎,从高祖北巡，亲所径涉。(1 3 ,页4 6 4 7)根据郦道元的记述，孝文帝抵达的讲武台，应该就是位于阴山之北的行宫广德殿附近的“场”。按照水经注记载，广德殿在北魏怀朔镇东南，怀朔镇在今固阳县白灵淖乡城库伦古城，广德殿在其东南约1 1 0 公里。按水经注的描述，广德殿在阿计头殿西。考古发现证实，广德殿在今武川县哈拉合少乡榆树店村北侧，在坝顶遗址正西方，距离约80公里 2 2 。孝文帝八月初二在阿计头殿附近“观云川”之后，只需两天即可抵达广德殿，与魏书记录的时间与距离是吻合的。不过，近年来考古发掘证实，孝武帝经过的“讲武台”遗址，位于武川县可可以力更镇下南滩村，距离阿计头殿行宫约2 5 公里 2 3 。两地只有一天的行程，如此，则孝文帝在阴山“观云川”的时间更加充裕。无论“讲武台”在哪条路线上，下面的事实都是值得重视的：在两座故都与五个北方军事据点之间，拓跋宏在阴山行宫“观云川”前后居然长达4 天时间，这是不寻常的行程安排。那么，在盘桓此处行宫期间，孝文帝究竟在干什么？正史中除了“观云川”一语外，余皆语為不详。北魏时期的阴山，通常是指大青山,这一点是没有问题的。但是，鲍桐认为孝文帝北巡，没有北渡白道（今呼和浩特市北蜈坝），推测其行幸阴山是在哈素海“观云川”2 4 。近来有学者推测，孝文帝应该是在“行幸阴山，观云川”时，到访了坝顶圜丘 6 。果真如此的话，就需要推敲一下“观云川”是什么意思，它与祭天活动有关吗？如前所述，孝文帝北巡选择的每一站，都有重要的政治意义。如果说“观云川”，仅仅是在阴山上看风景，那么，他离开朔州后，就是一路沿着阴山行进，没有必要专门说“行幸阴山，观云川”，除非“观云川”是一项与告别祖先故里、检阅边境防御体系同等重要的活动。后汉书卷三有这样的记录：礼毕，登灵台，望云物，大赦天下 2 5 灵台，是古代皇帝观天象的台子，功能上与圜丘有类似之处。“望云物”雷同“观云川”。有趣的是，在魏书中，我们发现了一段相关的记载：167曲安京等：北魏孝文帝与武川坝顶祭天圜丘2期十有六年春正月戊午朔，群臣于太华殿。帝始为王公兴，悬而不乐。己未，宗祀显祖献文皇帝于明堂，以配上帝。遂升灵台，以观云物。（2 0 ,页1 6 9)这是太和十六年正月初二孝文帝在明堂祭祀上帝的记录，魏书将祭祀过程概括为：登上灵台，“以观云物”。在圜丘祭祀上帝时，一定是以皇帝的某个先祖与上帝“配”，这次祭祀，孝文帝以其父献文皇帝拓跋弘配，到明堂登灵台祭祀上帝。因此，在明堂登灵台“观云物”与在圜丘“观云川”应该是雷同的描述。这可以从旁证明，孝文帝行幸阴山的“观云川”，很可能就是在祭祀上帝。如此，就可以比较合理地解释：为什么拓跋宏从朔州到讲武台竟然走了4 天？魏书在记录其北巡日程时，为什么会专门提到“行幸阴山，观云川”？那么，拓跋宏这次“观云川”所进行的祭天圜丘究竟在什么地方？我们在前面引述过，北魏皇帝的行宫附近，基本上都会建设圜丘用以祭天。要想搞清楚孝文帝在阴山观云川的圜丘所在，适当的途径，是考证一下其附近有没有皇帝的行宫。前文提到，近年来的考古发掘已经证实，阿计头殿距离坝顶遗址4.5 公里。按魏书记载，皇太子拓跋恂于八月初一在行宫拜见拓跋宏，初二拓跋宏即“行幸阴山，观云川”,所以,行宫与圜丘的距离应该是半日可至的。从逻辑上看,孝文帝的阴山行宫，应该就是阿计头殿。坝顶遗址，就是这个行宫附近建设的用于皇帝“观云川”的祭天圜丘。综上所述，我们初步得出这样的结论：坝顶遗址是北魏时期的祭天圜丘。在北魏历代皇帝的祭天活动中，大约只有孝文帝拓跋宏使用过这个圜丘。太和十八年迁都洛阳之前，拓跋宏的北巡计划大抵是这样规划的（图3）：在两处故里祭拜拓跋祖先；在阴山坝顶圜丘祭天；在下南滩讲武台讲武、视察北方边境军事要镇；最后在返回途中，到方山永固陵祭奠文明太后。因此，在北巡期间，拓跋宏应该是专门到坝顶圜丘进行了祭天活动。那么，坝顶圜丘是拓跋宏建设的吗？如是的话，是什么时候建设的呢？1.5迁都洛阳与全盘汉化在北魏历史上，孝文帝拓跋宏（4 6 7 一4 9 9）的两项重大的改革举措，对北魏乃至整个中国历史，都产生了深刻而长远的影响，那就是迁都洛阳与全盘汉化。关于拓跋宏迁都洛阳的原因，学术界有大量的讨论，主要观点归纳起来，大体有如下几种：结交汉族大姓统治中原，防范北境强敌柔然威胁，解决平城粮食灾荒危机，迫使贵族接受新帝改革 2 6 。何德章认为，孝文帝迁都洛阳，是因其改革受到鲜卑旧贵族的阻挠而不得已采取的行动，并无蓄意 2 7 为了搞清楚这两个大的举动与坝顶圜丘的关联，我们需要根据相关史料及前人的研究成果，稍微仔细地回顾一下拓跋宏的生平活动和政治主张。拓跋鲜卑最早生活在大兴安岭，以狩猎为主要生活方式。后来走出原始森林,到达内蒙古呼伦湖一带，在大草原开始了游牧生活。魏甘露三年（2 5 8），拓跋力微率领拓跋部落到达定襄盛乐（今内蒙古和林格尔），开始与汉人杂居。登国元年（3 8 6），趁水之战北方大乱，拓跋在盛乐重建代国。天兴元年迁都平城（今大同），改国号魏。初人中原，胡汉杂居的区域不断扩大，拓跋鲜卑采取胡汉分治的治国方略，缓解了胡人与汉人的矛盾。168中心史杂44卷国技科皇兴三年（4 6 9），魏高祖拓跋宏被立为太子，按照北魏皇室“子贵母死的制度，其生母即被赐死，拓跋宏交由嫡祖母文明太后（4 4 1 一4 9 0）抚养。皇兴五年年仅1 7 岁的献文帝拓跋弘（4 5 4 一4 7 6)将皇位禅让给其子拓跋宏，但朝政大权仍由太上皇拓跋弘总揽。承明元年（4 7 6），拓跋弘邃死，文明太后二次临朝当政，直至太和十四年逝世，拓跋宏才得以亲政 2 8 太和十七年五月，守孝三年将满的孝文帝拓跋宏召集百官，首次表达了迁都洛阳的打算，任城王拓跋澄在朝堂上公开表示反对。孝文帝私下召见拓跋澄，予以说服，孝文帝说：今日之行，诚知不易。但国家兴自北土,居平城，虽富有四海，文轨未一。此间用武之地，非可文治，移风易俗，信为甚难。函帝宅，河洛王里，因兹大举，光宅中原。任城意以为何如？（2 9 ,页4 6 4）拓跋澄对孝文帝的雄心壮志心悦诚服，说：此既非常之事，当非常人所知，唯须决之圣怀，此辈亦何能为也？（2 9 ,页465)太和十七年八月，拓跋宏开始南下的伐齐大战，魏书记载了此后半年拓跋宏与迁都和祭天有关的主要活动。在完成了一系列迁都准备事项之后，孝文帝于太和十八年七月开始南下之前的北巡之旅。这次北巡之行历时4 0 天，极为重要，北巡之行结束后，拓跋宏离开平城，南下。为了严厉加速移风易俗、全盘汉化的国策，拓跋宏在太和十九年和二十年，陆续发布了一系列的诏令：六月己亥，诏不得以北俗之语言于朝廷，若有违者，免所居官。丙辰，诏迁洛之民，死葬河南，不得还北。于是代人南迁者，悉为河南洛阳人。戊午，诏改长尺大斗，依周礼制度，班之天下。九月庚午，六宫及文武尽迁洛阳。.十有一月，行幸委栗山。议定圆丘。甲申，有事于圆丘。二十年春正月丁卯，诏改姓为元氏。（2 0 ,页1 7 7 1 7 9)按照上述诏令：禁止在朝堂使用鲜卑语；迁居洛阳的鲜卑人，均须改籍贯为洛阳，死后必须在洛阳安葬；依周礼制度，废除北魏实行的长尺（魏尺长2 8 厘米）；后宫与百官全部迁居洛阳；在洛阳委粟山圜丘进行祭天活动；鲜卑人统统改为汉姓，魏帝带头改拓跋氏为元氏，自此，拓跋宏改称元宏。在一系列全盘汉化的严苛诏令颁布的同时，在礼仪制度建设方面，孝文帝更是坚持必须彻底符合周礼的制度。这一点，在他参与的祭天活动中都有切实的反映。在祭天礼仪的制度层面，凡是北魏时期符合周礼要求的，如圜丘祭天、方坛祭地、在每年的冬至日祭天，孝文帝都是不遗余力地继续贯彻执行。凡是北魏时期与周礼相左的，如圜丘应建筑在南郊,基本度量衡的缩小，,孝文帝都是在逐渐地向周礼的制度靠拢。1.6孝文帝修筑的圜丘孝文帝是否修筑过祭天圜丘？答案是肯定的。太和十二年，孝文帝曾按照周礼制度，亲自督修一座南郊圜丘（2 0 ,页1 6 4）。不过，作为京城南郊的圜丘，4 8 8 年修筑的圜丘应该在平城附近，如此说来，这并不是坝顶圜丘。那么，孝文帝与坝顶圜丘有什么关系呢？据南齐书记载：169曲安京等：北魏武川坝顶祭天圜丘2期宏以己已岁立圆丘、方泽，置三夫人、九嫔。平城南有干水，出定襄界，流入海，去城五十里，世号为索干都。土气寒凝，风砂恒起，六月雨雪。议迁都洛京。（1 0 ,页990)已已岁，是太和十三年，这一年，孝文帝2 2 岁，次年，文明太后去世，孝文帝亲政。这条史料记录了孝文帝迁都洛阳之前的两件大事：其一，公元4 8 9 年，孝文帝修筑了一座“圆丘、方泽”。其二，平城地理环境恶劣，地干气燥，风沙频仍，六月仍下雨雪，因之，商议迁都洛阳。如前所述，与朝臣公开商议迁都之事，当在太和十七年。但是，值得注意的事，筹划迁都洛阳的方案，可能在孝文帝心中早已落下种子。而太和十三年建设圜丘的举措，不仅应该是得到了文明太后的支持,更应该是已经成年的孝文帝的远大计划的一个重要环节。阴山坝顶的圜丘，或许就是这一年策划的。概而言之，拓跋宏成年后，无论是在平城还是洛阳，都特别强调遵照周礼制度，在圜丘进行祭天活动，这是第一点。其次，洛阳作为“地中”，迁都于此，并不仅仅是因为平城的地理条件不好，更深层次的意思是，问鼎中原，才能雄霸天下。因此，对于拓跋宏而言，定都洛阳、周礼制度、祭天圜丘，这三者在其政治构架中，都是极为核心的要素。弄清楚这些，对于我们下面将要进行的坝顶圜丘的结构复原，是至关重要的。2坝顶圜丘的结构复原通过上面的讨论可以知道，北魏坝顶遗址，是一座祭天圜丘。我们费了很大的力气，参考前人的研究成果，追溯北魏祭天的历史，就是试图搞清楚，这个遗址可能是谁建设的，在什么样的背景下建设的。下面，我们就根据内蒙古文物考古研究所2 0 2 0 年的考古发掘新闻通稿公布的数据，利用数理考古的方法，通过数学建模，对坝顶圜丘的结构进行试探性的复原2.1基本假设：洛阳与汉尺复原一座大型的祭天礼制建筑，必须要明确一些基本的常数。由于圜丘是用来与天沟通的建筑,因此,其结构通常需要用到这样一些常数：地理纬度、黄赤大距、基本尺度地理纬度，是圜丘设计的一个基本数据。呼和浩特市武川县坝顶的地理纬度约4 1，我们将这个数值带人复原，没有什么结果。尝试以平城（今大同市）的地理纬度（约4 0），也同样不得要领。假设坝顶圜丘与孝文帝迁都洛阳是有关联的，是不是可以考虑采用洛阳的地理纬度进行复原呢？这样做的理由是：洛阳必将取代平城成为北魏的首都，并且洛阳作为地中，具有足够的重要性与合理性。地理纬度，又称为北极出地高度。洛阳作为历史名城，很多传世文献都记录了它的北极出地高度数值。例如，旧唐书记载：郑司农云：“土圭之长尺有五寸，以夏至之日立八尺之表，其景适与土圭等，谓之地中。今颍川阳城为然。”自此为率，推之比岁朗州测影，北极出地二十的道求。垓、列170中志心史杂44卷国科技九度半，差阳城五度二分。蔚州横野军测影，北极出地四十度，差阳城五度二分 3 0 阳城作为地中，应该在洛阳附近。按照上面的记录，朗州的地理纬度2 9.5 度，较阳城小5.2 度；蔚州横野军的纬度为4 0 度，较阳城大5.2 度，由此推知阳城地理纬度分别为34.7度、3 4.8 度。历史上多将洛阳的北极出地高度定为3 4.8 度，折合现代度3 4.3，与洛阳的实际地理纬度（约3 4.4 度）基本吻合另外一个基本数据，是设计圜丘时所采用的基本尺度。由于北魏开国以来，特别是孝文帝太和年间，总是强调遵循周礼制度，全盘汉化，因此，基本尺度的选择，应该是以汉代的尺度为准。可以肯定的是，秦始皇统一中国后，秦汉时期的尺度均为是2 3.1 厘米。据魏书记载：戌午，诏改长尺大斗，依周礼制度，班之天下。（2 0 ,页1 7 8)北魏平城时期采用的尺度为2 8 厘米。孝文帝定都洛阳后次年（4 9 5），依据周礼下达的诏令，将北魏的“长尺”废除，但“依周礼制度”确定的新尺长度不详。根据上面的讨论，我们在接下来的坝顶圜丘的模型重构时，将采用可以肯定的秦汉尺度（2 3.1 厘米），作为孝文帝倡导的周礼尺度，对坝顶圜丘的结构进行复原2.2坝顶圜丘的实测数据与结构分析根据发掘报告的新闻通稿，可以知道坝顶圜丘的基本结构是由、内环壕、内垓、外环壕等五个部分构成（图4）。按照周礼之制，祭天圜丘的设计有大体的形制要如魏书礼制称：为坛通四，为三重。（9 ，页2 7 3 4明北京天坛，设计了通向圜丘顶部的十字型的四条道。而唐长安城圜丘通向顶部壁则多达1 2 条 3 1 这两座圜丘，都有三重从坝顶圜丘的局部考古发掘来看，通向顶部祭坛的道陛似乎只有一条，且不在正四方的方位。不过，坝顶圜丘的、内垓、外垓，倒是形成了三重围墙（），与周礼制度吻合（图4)。根据坝顶圜丘之考古发掘的新闻通稿，可以将实测的圜丘基本数据罗列如下：夯土墙，底宽约8.5 米，顶部宽约5米，残高2.9 一4.4 米。内径约1 5.5 米，外径约3 2.5 米。东南方向设门，方向为143.5。门道长约8 米，宽约1 米。内环壕：距外约4.4 米，开口宽约图4圜丘的揭露5.1米，底宽约1.2 米，深约2.3 米。内径约4 1.3 米，外径约5 1.5 米。内垃：距内环壕外侧约2 米，墙体宽约6 米，残高0.5 1.2 米，内径约5 5.5 米，外径约6 7.5 米。外垓：距内垓外侧约7 米，墙体宽约4 米，残高0.4 1 米，内径约8 1.5 米，外径1712期曲安京等：北魏孝文帝与武川坝顶祭天圜丘约8 9.5 米。外环壕：距外该外侧约1.5 米，开口宽约3 米的，底宽约0.8 5 米，深约1.4 米，内径约9 2.5 米,外径约9 8.5 米 6 从结构上来看，坝顶圜丘是由1 0 个同心圆构成的（表1），对于祭天圜丘来说，有点儿多了，其中有些圆应该没有特殊的天文意义，在坝顶圜丘的模型构建中，可以通过数据清洗，予以剔除。表1坝顶圜丘实测数据内壕内垓外垓外壕内径/米15.5041.3055.5081.5092.50外径/米32.5051.5067.5089.5098.50考古发掘的新闻通稿称，内垓与外垓分别是利用内环壕与外环壕挖掘的土石夯筑而成，根据考古发掘对内垓与外的部分墙体的揭露情况来看，内垓与外垓下各有明显的圆周痕迹一条（图4、图5），内垓下的圆周与其外环周接近，外垓下的圆周与其内环周接近内环境内核外核外环境图5圜丘的结构从发掘揭露的情况来看（图5），外环壕的内、外圆的边界，都是十分清晰的。外环壕的功能，大约是作为整个圜丘模型的一个边界，其尺寸应该没有什么特殊的天文意义。因此，在下面的结构复原过程中，我们将内垓的内圆、外垓的外圆暂时排除在外，对外环壕的内、外圆也暂时不予关注。这样，只需讨论剩下的6 个同心圆的结构有什么特殊的意义2.3中国古代的全天星图投影圜丘作为祭天的大型野外礼制建筑，其结构最可能的功能，就是对天象或星图的反映。假设坝顶圜丘的这些同心圆，是天球的某种投影,那么，一般说来，最多只需要6 个同心圆，就可以对应全天星图的主要结构了。以天北极为中心，这些同心圆由内而外，次第为：恒显圈、北回归线、赤道、南回归线、恒隐圈、天球。根据上一节的讨论，可以看出,如果暂时不考虑表1 中内垓的内圆与外垓的外圆,那史中172心杂国44卷技科么，圜丘的结构就有点眉目了：6 个圆+外环壕。如果将外环壕的整体理解为是坝顶圜丘的边界，则从的内圆到外的内圆（排除内垓的内圆）的6 个圆，可能表示的就是一个全天星图的投影（图6）。15.532.541.351.567.581.592.5图6坝顶圜丘主要结构的实测直径数据（单位：米）中国古代星图的制作方法，是以北极为中心，依线性比例，将天球展布在平面上 3 2】如果取周天的长度为3 6 0，则投影在平面上的最大圆的直径，即为3 6 0。假令表示观测地的地理纬度（北极出地高度），8 为黄赤大距（黄赤交角），由内而外，这些同心圆的半径与天文意义可以次第阐释如下：恒显圈半径，p;北回归线（夏至日道）半径，9 0-8；赤道半径,9 0 南回归线（冬至日道）半径，9 0+8恒隐圈半径,1 8 0-P。天球半径,1 8 0 祭天圜丘，作为大型礼制建筑，其主要结构的数据应该是规整的。在坝顶祭天圜丘的构建中，我们可以看到天球投影模型的影子。在天球投影中，最重要的数据是天球的周长，也就是周天的长度。按照中国传统数理天文学的规定，太阳视运动平均速度为1 度/日，因此，如果不考虑岁差，则周天的长度等于回归年的长度，约为3 6 5.2 5 度。作为礼制建筑，圜丘的制造与使用应该是在易学家的参与下完成的。在易学类的计算中，为从简起见，常常按照3 6 0 日来定义一年的长度，如此，则周天的长度便约取为360度。这些在汉代以前的易学著作中是可以证实的。例如，周易系辞称：乾之策，二百一十有六；坤之策，百四十有四，凡三百有六十，当期之日 3 乾策2 1 6 与坤策1 4 4 之和为3 6 0,约为一年的长度，被称为“当期之日”。按照1 天对应1 度，太阳运行一周为3 6 0 天，便对应了圆周的3 6 0 这是我们选定的第一个常数。2.4坝顶圜丘的模型复原在中国古代的史籍中，对历代名城，如洛阳与长安，地理纬度的记载会有些许出人。我们根据旧唐书的记载，采用洛阳的地理纬度为3 4.8 古度，按周天取3 6 0，折合为洛阳的地理纬度为=34.3,这个数据，将是我们在坝顶圜丘结构复原中采用的基本数据。另外，唐代之前，中国天文学家认定的黄赤大距基本上都是2 4 古度，按周天取3 6 0，173曲安京等：北魏武川坝顶祭天圜丘2期折合为2 3 3 9，与公元6 世纪的黄赤大距的理论值2 3 3 7 一致。我们据此，假设在圜丘的构建中,将黄赤大距约取为8=2 3.5。中国古代天文学家在观测与记录天象时，如果以长度对应天球上两点的角距，通常取1尺为1 度 3 4 。因此,按照一行的星图制作方法，若以北天极为中心，将天球上的赤经圈拉直，展布在平面上，按照1 尺对应1 度，则洛阳的天球投影图的几个同心圆半径将次第为：恒显圈半径：3 4.3 尺；北回归线半径：9 0-2 3.5=6 6.5 尺；赤道半径：9 0 尺；南回归线半径：9 0+2 3.5=1 1 3.5 尺；恒隐圈：1 8 0-3 4.3=1 4 5.7 尺;周天半径：1 8 0 尺。按照这个假设，我们将模型计算与考古实测的结果罗列出来（表2）。显而易见，除了外圆与外该内圆的半径误差达到8 0 一9 0 厘米，其余各个圆半径的实测与模型的绝对误差都小于5 0 厘米从考古发掘对圜丘的部分揭露情况来看，外垓下只有一个圆的痕迹，对应的是外垓的内圆（图5），圆周似乎不是特别光滑，这可能是导致它与天球直径的理论值的绝对误差较大的原因。另外一个与理论值的绝对误差较大的圆,是北回归线对应的外圆,的墙体比较高，内外圆底边应该有延展的可能。实际上，就理论值而论，遗底边的宽度，应该是7.44米，与目前的门道长度的实测值（约8 米）接近。表2 中对复原数据的选择，是为了更加贴合圜丘的实际测量结果。我们将洛阳地理纬度3 4.8 度，黄赤大距2 4 度，周天3 6 5.2 5 度，均折算为周天3 6 0 的度数。这样做的结果，将模型的整体误差，控制在最小的范围，平均相对误差仅为2.1 7%，最大相对误差5.8%表2坝顶圜丘模型的复原：秦汉尺度=2 3.1 厘米内墙外内壕内内壕外内垓外外垓内恒显圈北回归线赤道南回归线恒隐圈天球模型半径/尺34.366.590113.5145.7180模型半径/米7.9215.3620.7926.2233.6641.48实测半径/米7.7516.2520.6525.7533.7540.75绝对误差/米0.17-0.890.140.47-0.090.83相对误差2.2%5.8%0.7%2.0%0.3%2.0%注：按照新唐书的记载，一行当年大地测量时，取洛阳地理纬度为3 4.8 度，折合3 4.3 由于坝顶遗址的考古发掘是局部揭露，所有同心圆的直径均为根据揭露部分的测量数据归算的结果，出现一定的误差是不可避免的。表2 数据给出的绝对误差与相对误差，都是在野外大型建筑的考古发掘误差的可接受范围内，加之局部发掘本身带来的数据误差，我们复原的坝顶圜丘结构模型的吻合度，应该是非常高的。中174中志心史杂44卷国科技这个结果表明，坝顶圜丘采纳的地理纬度是洛阳或地中的，天球在圜丘上的投影圆的直径为3 6 0 汉尺（2 3.1 厘米）。按中国古代天文学家的习惯，1 尺对应1 度，刚好将天球完整地投影在平面上。3坝顶圜丘之模型分析上文中，当我们假设采用洛阳的地理纬度和汉代的尺度对坝顶圜丘的结构模型进行复原时，出乎意料地发现，根据这个模型归算出来的结果（表2），与考古发掘的实际数据非常吻合。是什么人、为什么要在北纬4 1 的地方，构造一个适合在北纬3 4 祭天的圜丘呢？而且，用到的尺度并不是北魏当时通行的长尺（2 8 厘米），竟然是秦汉的标准尺（2 3.1 厘米）。这个结果实在是令人饦异。本节我们将对这个复原结果进一步讨论，进而尝试回答本文开始提出的问题：谁、在什么时间、为什么建筑坝顶圜丘？3.1坝顶圜丘的结构与意义根据坝顶圜丘的复原方案，可以知道北魏坝顶圜丘的主体结构（图7）：以北天极心，由内而外的6 个同心圆，是全天星图的投影。外环壕是圜丘的边界，无实际意义。113.590145.766.518034.3恒显200北回归线赤道南回妇线恒隐圈天球图7坝顶圜丘结构的复原如果我们复原的结果是正确的，那么，北魏坝顶祭天圜丘的结构便反映了极为有趣、也极为重要的事实：首先，作为一座大型的野外实体的夯土结构的礼制建筑，坝顶圜丘严格地按照一行在175曲安京等：北魏武川坝顶祭天圜丘2期新唐书中描述的星图构造方法，将全天星图的所有6 个核心圆投影到平面上，这在中国古代的所有文物与文献上都是首次发现。其次，按照周天3 6 0，1 汉尺对应1，对全天星图进