古老的中國天文學從萌芽至今已有五千多年的歷史，它在我國的歷史和文化中占有極其重要的地位。從古人仰頭望天那一刻開始，無論是從天象的觀測到宇宙起源的探討，還是從星象的占卜到歷法的推算，都凝結了中國古代人民辛勤的汗水。在漫長的歲月中沉淀下來的是中國古代天文學令世人矚目的輝煌成就，為后人留下了極為寶貴的天象記錄史料。中國有世界上最早的太陽黑子記錄、最早的日月食記錄、最早的彗星記錄等等。在歷法方面，自秦漢以來，中國出現了一百余種古歷，實屬世界罕見。讓我們在歷史的長河中向前追溯，去探尋古代天文歷法的奧秘。
1942年，考古人員在位于湖南長沙的一座戰國時代的楚國墓葬中發現了一本真正的“天書”。那是一本寫在絲帛上的圖書，帛書以伏羲、女媧等十一位古史傳說中的神人為線索，詳細描述了天地的形成與演變的過程，講述了一段關于宇宙起源的優美而又生動的神話故事。雖然人類不可能目睹宇宙以及各種天體的誕生，但卻對此進行了許多猜測，形成了風格迥異的思想和學說。
（一）宇宙學說
1.蓋天說
蓋天說是中國最古老的宇宙學說，一般將其起源和發展的過程分為兩個階段，稱為“第一蓋天說”和“第二蓋天說”。
“第一蓋天說”即“天圓地方說”，它認為：天是圓的，像一頂華蓋。地是方的，像一塊棋盤。天空是傾斜的，它的中心“天極”位于人的北面，這個極就像是西瓜的蒂，鐵鍋的臍。大地靜止不動，天穹圍繞著“天極”向左旋轉，太陽和月亮就像是鍋蓋上的螞蟻，雖然它們在不停地向右行，但同時也不得不隨天向左行。空間里充滿了陰氣和陽氣，但是陰氣渾濁，人的目光無法穿透。
由于先民的活動范圍不斷擴大，他們越來越不相信“天圓地方”的說法，并且天圓和地方，上下也不能彌合。這些都是第一蓋天說站不住腳的地方。
“第二蓋天說”即“周髀說”，它以《周髀算經》為基礎文獻來解釋天地結構和天體運行，并進行了定量的描述和計算。第二蓋天說根據圭表測量其影子得出結果，再利用勾股定理推算出：天與地相距8萬里。夏至日時，沒有表影處離地理北極11.9萬里。冬至日時，沒有表影處離地理北極23.8萬里。中國和地理北極之間的距離則是10.3萬里。第二蓋天說還認為太陽光的照射范圍是有限的，它照射范圍的半徑僅有16.7萬里。蓋天宇宙是一個有限的宇宙，天與地為兩個平行的平面大圓形，兩個圓平面的直徑都為81萬里—即冬至日時沒有表影處離地理北極的距離與太陽光的照射范圍半徑之和的二倍。
隨著歷史的發展，人們對第二蓋天說的天地結構提出了許多疑問。例如，蓋天說認為太陽繞著天中北極旋轉，既沒有上升也沒有下落，而日出、日落只是由于太陽進入和離開可觀測范圍時所顯現出的現象。對此，晉代葛洪提出了疑問：既然太陽繞到北極之北就看不見了，那么為什么恒星繞到北極以北還能看得見呢？
這些問題的提出，迫使古人去探索更能有效解釋天體運行規律的宇宙學說。于是在漢代出現的渾天說逐漸取代了蓋天說。
2.渾天說
與蓋天說相比，渾天說的地位要高得多，它是中國古代占統治地位的主流學說。《開元占經》卷一中的《張衡渾儀注》中記載：
“渾天如雞子。天體（意為“天的形體”）圓如彈丸，地如雞子中黃，孤居于內。天大而地小。天表里有水，天之包地，猶殼之裹黃。天地各乘氣而立，載水而浮。”
大體上是說：天是一個球殼，天包著地，像蛋殼包著蛋黃。天外是氣體，天內有水，地漂浮在水上。這是張衡形象地用雞蛋的結構來比喻天地的關系。渾天說的進步之處，在于其所想象的天球結構，幾乎與現代球面天文學中的天球完全一樣。渾天說利用天球的旋轉來解釋一年中晝夜的長短和太陽出入方向的變化。赤道垂直于南北極軸，居于兩極中間，黃道是太陽周年運動的運行軌道。黃赤道的交點即春秋分點。渾天說證實，太陽在夏至的周日運行軌道平行赤道面北24度，所以太陽從東北升，至西北落，并且晝長夜短；冬至日在赤道南24度，所以太陽從東南升，至西南落，并且晝短夜長；到春秋分時，太陽的周日運行軌道正在赤道上，因此晝夜平分，太陽正東升起，正西落下。這些都說明人們對蓋天說的質疑在渾天說中得到了正確的解答。
張衡的渾天說已認識到“宇之表無極，宙之端無窮”，天地之外還有天地，宇宙是無限的。已知的天地和天球之外未知的天地，組成了一個無限大的宇宙。這在一定程度上達到了現代科學的認識水平，體現了我國古代人民的聰明智慧。后來渾天說統治中國天文學思想達兩千年之久，直到明末歐洲天文學知識進入中國才開始改變。
3.宣夜說
對宣夜說進行系統總結和表述的是郗萌，他是與張衡同一時代的天文學家。宣夜說認為，天是無色無質、無形無體、無邊無際的廣袤空間，是一片虛空，人肉眼所見的藍天，只是由視覺上的錯覺造成的，實際上“青非真色，而黑非有體也”。宣夜說還認為，日月五星的運動“或順或逆，伏見無常”“遲疾任性”，“日月眾星，自然浮生虛空之中，其行其止，皆須氣焉”，即日月眾星浮于虛空中，自由自在地運行著。認為天體在廣袤無邊的空間中的分布與運動是隨其自然的，并不受想象中的天殼的約束，它們在氣的作用下懸浮不動或運動不息。宣夜說既否定了天殼的存在，又描繪了一幅天體在無限空間中自然分布和運動的圖景，比其他學說更接近宇宙的原貌。但該學說沒有對天體運動規律的進一步說明，只是停留在思辨性論述的水平上，并且也夸大了天體的自由運行，這些局限性導致其沒有被廣泛認同并傳播。
（二）天學思想
以上的幾種說法，在今天看來都是從客觀物理性質方面對宇宙問題的討論。現在我們談到中國古代先民宇宙觀中一個極為重要的方面─天人合一的宇宙觀。這里“天”指的是整個自然界。因為在古代人心目中，天并非是近代科學中所認為的無意志、無情感的客觀實體，而是一個有思想、有感情、無法徹底認識，只能順應其道、與之和睦共處的巨大而神秘的活物—我們人也是其中的一部分。
1.天人合一與天人感應
天人合一是古代天學思想的核心。天人合一思想在中國古代大致表現為天地相通和天地對應兩個不同的方面。
天地相通是一個非常古老的觀念。《山海經·大荒西經》《國語·楚語下》《史記·歷書》及《史記·太史公自序》都記載過：
“皇帝哀矜庶戮之不辜，報虐以威，遏絕苗民，無世在下。乃命重、黎，絕地天通，罔有降格。”
大意是：少皞氏之時，人神混居，巫術盛行，祭祀制度混亂，致使地上不長谷物，無物供奉神靈，這在古人看來是非常嚴重的事情。所以顓頊氏稱帝之后，命令重、黎斷絕了天和地間的溝通，使神自為神，民自為民，互不侵犯、騷擾。
以上這些都是關于天地相通中的“精神通道”的記載，而在上古神話中還存在著一條連接天地的“物質通道”，在《山海經》中就多處記載，如：“巫咸國在女丑北，右手操青蛇，左手操赤蛇。在登葆山，群巫所從上下也。”（《山海經·海外西經》）“大荒之中，有山名曰豐沮玉門，日月所入。有靈山、巫咸……十巫從此升降，百藥爰在。”（《山海經·大荒西經》）
而關于通天途徑最典型、詳盡的描述見于《淮南子·墜形訓》，即中國神話中著名的神山—昆侖山：
“昆侖之邱，或上倍之，是謂涼風之山，登之而不死；或上倍之，是謂懸圃，登之乃靈，能使風雨；或上倍之，乃維上天，登之乃神，是謂太帝之居。”
總之，古代中國人相信：天和地是相通的，在上古的時候人也可以登天，還可以通過巫與天溝通。
天人合一的思想還體現在天地對應，即將天上與人間對應起來的做法。其中表現最為明顯的是對天上星官的命名。如《步天歌》中關于紫微垣的描述為：
“中元北極紫微宮，北極五星在其中。大帝之座第二珠，第三之星庶子居，第一號曰為太子，四為后宮五天樞。左右四星是四輔，天一太一當門戶。左樞右樞夾南門，兩面營衛一十五。上宰少尉兩相對，少宰上輔次少輔。上衛少衛次上丞，后門東邊大贊府。門東喚作一少丞，以次卻向前門數。陰德門里兩黃聚，尚書以次其位五。女史柱史各一戶，御女四星五天柱。大理兩星陰德邊，勾陳尾指北極顛……”
這段文字看起來像是一份古代職官表。紫微垣位于北極附近，也就是天的中央，是天帝的居所，對應的是人間的帝王之宮，這顯然是將人間朝廷和后宮的一整套體系都移到了天上。當然，古人不是將天地作簡單的對應，而是依據占星學的規則將天象變化和人間大事作對應。
之前我們介紹過“天”在古代中國人的心目中是一個有思想、有感情的活物，那么中國先民是怎樣做到順應天道、與天和睦共處的呢？這就涉及到了天人感應的思想。
天人感應思想可分為兩個方面：天命觀和祈禳規則。天命觀是理論基礎，祈禳規則是具體的操作手段。天命的觀念是古代儒家思想的重要組成部分，其認為天命可知，天命可變，天命歸于有德者。
《論語·季氏》中有言：
“君子有三畏：畏天命，畏大人，畏圣人之言。小人不知天命而不畏也，狎大人，侮圣人之言。”
孔子將天命置于君子三畏之首，可見天命的重要性。儒家思想統治中國兩千多年，其天命觀也為歷代帝王所篤信、遵奉。其中也有很多借天命做幌子來滿足自身欲望的人。如凡是反叛或者革命要推翻前朝的人都要編出幾個傳奇的故事，用以表明自己是天命所歸的真命天子。陳勝置書于魚腹，上寫“大楚興，陳勝王”；《史記》記述漢高祖劉邦之母：“夢與神遇，……見蛟龍于其上，已而有身，遂產高祖。”他們這種做法都證明了天命觀念在古代早已深入人心。
那么天命又如何昭示天下呢？《易》曰：“天垂象，見吉兇。”就是說，天命的昭示是通過天象變化來向人間傳達天命預示的吉兇。古代的天文學家把對天象的占驗結果告知帝王，并建議采取何種應變措施。
《史記·天官書》中說：“日變修德，月變省刑，星變結和。……太上修德，其次修政，其次修救，其次修禳，正下無之。”就是說對付不同的天象變化有不同的辦法，修德是最高境界，而省刑、結和、修政、修救、修禳等，也都是應付天變不可缺少的重要手段。古人認為出現各種天象變化的原因是因為政治有所失，作為國君，如果能思考自身在管理國家過程中的過失和錯誤并且改正，那么自然能夠消除禍根，否極泰來。而修救、修禳的措施也沒有偏廢，比如對待日食，就要舉行盛大的救護儀式。禳救活動中帝王本人也要參加，一般要采取避正殿、穿素服、撤樂、減膳等措施。應對其他天象變化時也各有不同的禳救措施。
2.“為政順乎四時”
為政要順乎四時，這也是中國古代的基本天學思想之一。中國古代天學帶有濃厚的政治色彩，也與這種思想根源有關。
順四時具體來說指天子的政治活動安排要順乎四時，也就是順應四季的變化。《禮記·月令》中有關于天子按照四時安排重大事務的標準日程表：
孟春：“立春之日天子親率三公九卿諸侯大夫以迎春于東郊。”“天子乃以元日祈谷于上帝。”
仲春：“玄鳥至，至之日，以太牢祀于高禖，天子親往。”“天子乃鮮羔開冰，先薦寢廟。上丁命樂正習舞、釋菜，天子乃率三公九卿諸候大夫親往視之。”
季春：“天子乃薦鞠衣于先帝。”“擇吉日大合樂，天子乃率三公九卿諸侯大夫親往視之。”
這是春天三個月的情況，以下還有孟夏、仲夏、季夏、孟秋、仲秋、季秋、孟冬、仲冬、季冬等各月的詳細事務安排。
古代帝王在安排重大事務時必須順應四時的變化，春夏秋冬各行其是，如同典章制度不能隨意更改。同時，這種“為政順乎四時”還有更為廣泛的意義。如董仲舒《春秋繁露》中所言：
“天之道，春暖以生，夏暑以養，秋清以殺，冬寒以藏……圣人副天之所行以為政，故以慶副，暖而當春；以賞副，暑而當夏；以罰副，清而當秋；以刑副，寒而當冬。慶賞罰刑，異事而同功，皆王者之所以成德也。”
慶賞罰刑為天子四政，與春夏秋冬四時相應相符，千萬不可顛倒，顛倒就會遭到天罰。
漢代以后，根據“為政順乎四時”之義，有些政令甚至被寫入法律。如《唐律疏議》卷三十規定：
“諸立春以后、秋分以前決死刑者，徒一年；其所犯雖不待時，若于斷屠月及禁殺日而決者，各杖六十；待時而違者，加二等。”
就是說，立春以后、秋分以前不得判決死刑，違反此規定的司法人員要被判一年徒刑；如果案犯的罪重，不能按上述規定時間處決的，也不能在斷屠月和禁殺日判決。諸如此類的規定，都是“為政順乎四時”的具體表現和反映。