古老的中国天文学从萌芽至今已有五千多年的历史，它在我国的历史和文化中占有极其重要的地位。从古人仰头望天那一刻开始，无论是从天象的观测到宇宙起源的探讨，还是从星象的占卜到历法的推算，都凝结了中国古代人民辛勤的汗水。在漫长的岁月中沉淀下来的是中国古代天文学令世人瞩目的辉煌成就，为后人留下了极为宝贵的天象记录史料。中国有世界上最早的太阳黑子记录、最早的日月食记录、最早的彗星记录等等。在历法方面，自秦汉以来，中国出现了一百余种古历，实属世界罕见。让我们在历史的长河中向前追溯，去探寻古代天文历法的奥秘。
1942年，考古人员在位于湖南长沙的一座战国时代的楚国墓葬中发现了一本真正的“天书”。那是一本写在丝帛上的图书，帛书以伏羲、女娲等十一位古史传说中的神人为线索，详细描述了天地的形成与演变的过程，讲述了一段关于宇宙起源的优美而又生动的神话故事。虽然人类不可能目睹宇宙以及各种天体的诞生，但却对此进行了许多猜测，形成了风格迥异的思想和学说。
（一）宇宙学说
1.盖天说
盖天说是中国最古老的宇宙学说，一般将其起源和发展的过程分为两个阶段，称为“第一盖天说”和“第二盖天说”。
“第一盖天说”即“天圆地方说”，它认为：天是圆的，像一顶华盖。地是方的，像一块棋盘。天空是倾斜的，它的中心“天极”位于人的北面，这个极就像是西瓜的蒂，铁锅的脐。大地静止不动，天穹围绕着“天极”向左旋转，太阳和月亮就像是锅盖上的蚂蚁，虽然它们在不停地向右行，但同时也不得不随天向左行。空间里充满了阴气和阳气，但是阴气浑浊，人的目光无法穿透。
由于先民的活动范围不断扩大，他们越来越不相信“天圆地方”的说法，并且天圆和地方，上下也不能弥合。这些都是第一盖天说站不住脚的地方。
“第二盖天说”即“周髀说”，它以《周髀算经》为基础文献来解释天地结构和天体运行，并进行了定量的描述和计算。第二盖天说根据圭表测量其影子得出结果，再利用勾股定理推算出：天与地相距8万里。夏至日时，没有表影处离地理北极11.9万里。冬至日时，没有表影处离地理北极23.8万里。中国和地理北极之间的距离则是10.3万里。第二盖天说还认为太阳光的照射范围是有限的，它照射范围的半径仅有16.7万里。盖天宇宙是一个有限的宇宙，天与地为两个平行的平面大圆形，两个圆平面的直径都为81万里—即冬至日时没有表影处离地理北极的距离与太阳光的照射范围半径之和的二倍。
随着历史的发展，人们对第二盖天说的天地结构提出了许多疑问。例如，盖天说认为太阳绕着天中北极旋转，既没有上升也没有下落，而日出、日落只是由于太阳进入和离开可观测范围时所显现出的现象。对此，晋代葛洪提出了疑问：既然太阳绕到北极之北就看不见了，那么为什么恒星绕到北极以北还能看得见呢？
这些问题的提出，迫使古人去探索更能有效解释天体运行规律的宇宙学说。于是在汉代出现的浑天说逐渐取代了盖天说。
2.浑天说
与盖天说相比，浑天说的地位要高得多，它是中国古代占统治地位的主流学说。《开元占经》卷一中的《张衡浑仪注》中记载：
“浑天如鸡子。天体（意为“天的形体”）圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于内。天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。”
大体上是说：天是一个球壳，天包着地，像蛋壳包着蛋黄。天外是气体，天内有水，地漂浮在水上。这是张衡形象地用鸡蛋的结构来比喻天地的关系。浑天说的进步之处，在于其所想象的天球结构，几乎与现代球面天文学中的天球完全一样。浑天说利用天球的旋转来解释一年中昼夜的长短和太阳出入方向的变化。赤道垂直于南北极轴，居于两极中间，黄道是太阳周年运动的运行轨道。黄赤道的交点即春秋分点。浑天说证实，太阳在夏至的周日运行轨道平行赤道面北24度，所以太阳从东北升，至西北落，并且昼长夜短；冬至日在赤道南24度，所以太阳从东南升，至西南落，并且昼短夜长；到春秋分时，太阳的周日运行轨道正在赤道上，因此昼夜平分，太阳正东升起，正西落下。这些都说明人们对盖天说的质疑在浑天说中得到了正确的解答。
张衡的浑天说已认识到“宇之表无极，宙之端无穷”，天地之外还有天地，宇宙是无限的。已知的天地和天球之外未知的天地，组成了一个无限大的宇宙。这在一定程度上达到了现代科学的认识水平，体现了我国古代人民的聪明智慧。后来浑天说统治中国天文学思想达两千年之久，直到明末欧洲天文学知识进入中国才开始改变。
3.宣夜说
对宣夜说进行系统总结和表述的是郗萌，他是与张衡同一时代的天文学家。宣夜说认为，天是无色无质、无形无体、无边无际的广袤空间，是一片虚空，人肉眼所见的蓝天，只是由视觉上的错觉造成的，实际上“青非真色，而黑非有体也”。宣夜说还认为，日月五星的运动“或顺或逆，伏见无常”“迟疾任性”，“日月众星，自然浮生虚空之中，其行其止，皆须气焉”，即日月众星浮于虚空中，自由自在地运行着。认为天体在广袤无边的空间中的分布与运动是随其自然的，并不受想象中的天壳的约束，它们在气的作用下悬浮不动或运动不息。宣夜说既否定了天壳的存在，又描绘了一幅天体在无限空间中自然分布和运动的图景，比其他学说更接近宇宙的原貌。但该学说没有对天体运动规律的进一步说明，只是停留在思辨性论述的水平上，并且也夸大了天体的自由运行，这些局限性导致其没有被广泛认同并传播。
（二）天学思想
以上的几种说法，在今天看来都是从客观物理性质方面对宇宙问题的讨论。现在我们谈到中国古代先民宇宙观中一个极为重要的方面─天人合一的宇宙观。这里“天”指的是整个自然界。因为在古代人心目中，天并非是近代科学中所认为的无意志、无情感的客观实体，而是一个有思想、有感情、无法彻底认识，只能顺应其道、与之和睦共处的巨大而神秘的活物—我们人也是其中的一部分。
1.天人合一与天人感应
天人合一是古代天学思想的核心。天人合一思想在中国古代大致表现为天地相通和天地对应两个不同的方面。
天地相通是一个非常古老的观念。《山海经·大荒西经》《国语·楚语下》《史记·历书》及《史记·太史公自序》都记载过：
“皇帝哀矜庶戮之不辜，报虐以威，遏绝苗民，无世在下。乃命重、黎，绝地天通，罔有降格。”
大意是：少皞氏之时，人神混居，巫术盛行，祭祀制度混乱，致使地上不长谷物，无物供奉神灵，这在古人看来是非常严重的事情。所以颛顼氏称帝之后，命令重、黎断绝了天和地间的沟通，使神自为神，民自为民，互不侵犯、骚扰。
以上这些都是关于天地相通中的“精神通道”的记载，而在上古神话中还存在着一条连接天地的“物质通道”，在《山海经》中就多处记载，如：“巫咸国在女丑北，右手操青蛇，左手操赤蛇。在登葆山，群巫所从上下也。”（《山海经·海外西经》）“大荒之中，有山名曰丰沮玉门，日月所入。有灵山、巫咸……十巫从此升降，百药爰在。”（《山海经·大荒西经》）
而关于通天途径最典型、详尽的描述见于《淮南子·坠形训》，即中国神话中著名的神山—昆仑山：
“昆仑之邱，或上倍之，是谓凉风之山，登之而不死；或上倍之，是谓悬圃，登之乃灵，能使风雨；或上倍之，乃维上天，登之乃神，是谓太帝之居。”
总之，古代中国人相信：天和地是相通的，在上古的时候人也可以登天，还可以通过巫与天沟通。
天人合一的思想还体现在天地对应，即将天上与人间对应起来的做法。其中表现最为明显的是对天上星官的命名。如《步天歌》中关于紫微垣的描述为：
“中元北极紫微宫，北极五星在其中。大帝之座第二珠，第三之星庶子居，第一号曰为太子，四为后宫五天枢。左右四星是四辅，天一太一当门户。左枢右枢夹南门，两面营卫一十五。上宰少尉两相对，少宰上辅次少辅。上卫少卫次上丞，后门东边大赞府。门东唤作一少丞，以次却向前门数。阴德门里两黄聚，尚书以次其位五。女史柱史各一户，御女四星五天柱。大理两星阴德边，勾陈尾指北极颠……”
这段文字看起来像是一份古代职官表。紫微垣位于北极附近，也就是天的中央，是天帝的居所，对应的是人间的帝王之宫，这显然是将人间朝廷和后宫的一整套体系都移到了天上。当然，古人不是将天地作简单的对应，而是依据占星学的规则将天象变化和人间大事作对应。
之前我们介绍过“天”在古代中国人的心目中是一个有思想、有感情的活物，那么中国先民是怎样做到顺应天道、与天和睦共处的呢？这就涉及到了天人感应的思想。
天人感应思想可分为两个方面：天命观和祈禳规则。天命观是理论基础，祈禳规则是具体的操作手段。天命的观念是古代儒家思想的重要组成部分，其认为天命可知，天命可变，天命归于有德者。
《论语·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。”
孔子将天命置于君子三畏之首，可见天命的重要性。儒家思想统治中国两千多年，其天命观也为历代帝王所笃信、遵奉。其中也有很多借天命做幌子来满足自身欲望的人。如凡是反叛或者革命要推翻前朝的人都要编出几个传奇的故事，用以表明自己是天命所归的真命天子。陈胜置书于鱼腹，上写“大楚兴，陈胜王”；《史记》记述汉高祖刘邦之母：“梦与神遇，……见蛟龙于其上，已而有身，遂产高祖。”他们这种做法都证明了天命观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，见吉凶。”就是说，天命的昭示是通过天象变化来向人间传达天命预示的吉凶。古代的天文学家把对天象的占验结果告知帝王，并建议采取何种应变措施。
《史记·天官书》中说：“日变修德，月变省刑，星变结和。……太上修德，其次修政，其次修救，其次修禳，正下无之。”就是说对付不同的天象变化有不同的办法，修德是最高境界，而省刑、结和、修政、修救、修禳等，也都是应付天变不可缺少的重要手段。古人认为出现各种天象变化的原因是因为政治有所失，作为国君，如果能思考自身在管理国家过程中的过失和错误并且改正，那么自然能够消除祸根，否极泰来。而修救、修禳的措施也没有偏废，比如对待日食，就要举行盛大的救护仪式。禳救活动中帝王本人也要参加，一般要采取避正殿、穿素服、撤乐、减膳等措施。应对其他天象变化时也各有不同的禳救措施。
2.“为政顺乎四时”
为政要顺乎四时，这也是中国古代的基本天学思想之一。中国古代天学带有浓厚的政治色彩，也与这种思想根源有关。
顺四时具体来说指天子的政治活动安排要顺乎四时，也就是顺应四季的变化。《礼记·月令》中有关于天子按照四时安排重大事务的标准日程表：
孟春：“立春之日天子亲率三公九卿诸侯大夫以迎春于东郊。”“天子乃以元日祈谷于上帝。”
仲春：“玄鸟至，至之日，以太牢祀于高禖，天子亲往。”“天子乃鲜羔开冰，先荐寝庙。上丁命乐正习舞、释菜，天子乃率三公九卿诸候大夫亲往视之。”
季春：“天子乃荐鞠衣于先帝。”“择吉日大合乐，天子乃率三公九卿诸侯大夫亲往视之。”
这是春天三个月的情况，以下还有孟夏、仲夏、季夏、孟秋、仲秋、季秋、孟冬、仲冬、季冬等各月的详细事务安排。
古代帝王在安排重大事务时必须顺应四时的变化，春夏秋冬各行其是，如同典章制度不能随意更改。同时，这种“为政顺乎四时”还有更为广泛的意义。如董仲舒《春秋繁露》中所言：
“天之道，春暖以生，夏暑以养，秋清以杀，冬寒以藏……圣人副天之所行以为政，故以庆副，暖而当春；以赏副，暑而当夏；以罚副，清而当秋；以刑副，寒而当冬。庆赏罚刑，异事而同功，皆王者之所以成德也。”
庆赏罚刑为天子四政，与春夏秋冬四时相应相符，千万不可颠倒，颠倒就会遭到天罚。
汉代以后，根据“为政顺乎四时”之义，有些政令甚至被写入法律。如《唐律疏议》卷三十规定：
“诸立春以后、秋分以前决死刑者，徒一年；其所犯虽不待时，若于断屠月及禁杀日而决者，各杖六十；待时而违者，加二等。”
就是说，立春以后、秋分以前不得判决死刑，违反此规定的司法人员要被判一年徒刑；如果案犯的罪重，不能按上述规定时间处决的，也不能在断屠月和禁杀日判决。诸如此类的规定，都是“为政顺乎四时”的具体表现和反映。