第四章 夏代纪年的推算放射性碳素的革命
14C测年技术是放射性碳素断代技术的简称。自1949年这项技术发明以来，已成为现代考古学应用最为广泛的一种测定年代的方法。这种技术应用于考古学之后，使全世界的史前年代学研究进入了一个崭新的阶段。为此，学术界将14C测年技术的发明和应用称之为“放射性碳素的革命”
1949年3月，当《科学》杂志公布了第一次利用放射性碳素测定的年代数值时，立即引起了整个考古学界与地质学界的瞩目，人们在称赞这项新的重大科学发明取得成功的同时，也向它的创始人利比教授投去了敬佩、感激的目光。为此，14C的发明者利比荣获了1960年诺贝尔化学奖。
随着时间的发展，14C测年技术在考古学界和地质学界取得了一系列令人瞩目的成果，它使全世界几万年来的历史事件和地质事件有了统一的时间尺度，对欧洲史前年代序列的建立起了革命性的作用，世界各地的新考古学也因有了确切年代断限和年代序列而进入了一个新时代。 当然，14C测年技术也不是尽善尽美和绝对的，它有自身难以克服的局限性。这个局限性主要表现在所测定的年代并不能精密到可以确定哪一年，甚至所测定的误差有100年甚至几百年之大。这误差的出现，一方面标本的年代远近有关，年代越远，误差也就越大。另一方面也和标本的纯粹程度、实验时间的长短有关。由于各种原因，过去大气中的14C放射性水平不是恒定的，所以，利用统一的现代C标准计算出来的14C年代并不是年代，只能称为14C年代。如何解决14C年代与日历年代间的关系问题并把14C年代转换成日历年代，这就要通过14C年代一树轮年代校正曲线来进行校正。
1986年，在第12届国际14C会议上，测年专家发表了几条高精度树轮年代校正曲线，14C年代误差缩小到只有正负十多年。几条曲线稍有差异，但总的趋势基本上是一致的，这就更有利于把14C年代校正到日历年代。因为大气中的14C交换循环相当迅速，因此树轮校正曲线原则上可以是全球通用的。如日本奈良古坟时期的一土墩墓中的一根木头，外皮保存完好，将其树轮连续取样测定14C年代，同高精度树轮校正曲线匹配拟合，确定出木头的砍伐年代是公元320±5年。这同古坟时期是相合的。如果木头砍伐的年代同该墓的建造年代一致，则该墓的年代就十分确定了。
正是鉴于14C测年技术在考古学研究中所发挥的独特而巨大作用，所以，夏商周断代工程对14C测年技术寄予了厚望并提出了严格的要求。按照“工程”专家组制定的计划，14C测年技术专门成立了一个课题组，组长由“工程”首席科学家之一仇士华担任。除中国社会科学院考古所14C实验室之外，考古系14C实验室和北京大学技术物理系加速器质谱(AMS)实验室也相继开展工作，以保证测年工作的顺利完成。
按照“工程”的要求，14C测年技术的目标，是在原有夏商周考古成就的基础上，把田野考古的层位和文化分期的相对年代关系转换为精度较高的绝对日历年代，同时确定与夏商周有关的某些关键事件的时间标志点，从而建立起夏商周三代的年代框架。其整个操作程序是：
1．采集与考古层位和文化相关的含碳样品。
2．测出精确可靠、误差符合实际的14C年代数据。
3．充分应用考古信息，将有先后时序的系列14C样品数据，通过高精度校正曲线转换，定出考古的日历年代。
4．由14C测年专家和考古学专家共同讨论，建立夏商周考古的14C年代框架。
5．同历史文献、天文研究的结果和金文历谱的研究等作综合交叉研究，共同建立夏商周三代年表。
就中国的14C实验室而言，尽管继中国社会科学院考古所1965年建成之后，又有数家科研单位陆续建成了40多个实验室，但能开展工作的只有20多个，其整体水平同国际上相比还有较大的差距，这个差距主要来自设备仪器的相对落后。所谓科技考古，主要取决于科技的先进程度，没有先进优良的装备，要取得世界一流的水平是不可能的。有鉴于此，夏商周断代工程开始之初，就极有远见地注意到非改进测年技术装备不可。于是，“工程”领导小组决定，将整个“工程”课题的一半经费用于购置14C测年实验室的各种先进装备，这样就从根本上解决了拟投入工作的三个实验室设备仪器老化、落后的问题，使高精度测年成为可能，并在夏商周断代工程中发挥前所未有的作用。当先进的仪器在14C测年实验室得以配置后，测年专家进行了一系列实用程序编制、样品瓶试制与生产、淬火效应校正等工作，最后测试精度达到了千年之中误差为20年左右的国际水平。
从1998年开始，中国社科院考古所(与生物物理所合作)、北京大学考古系等两个14C实验室分别进入稳定测试轨道，这标志着建构夏商周断代工程三代年代整体框架的关键性工作由此正式开始。
根据“工程”领导小组的分工，“工程”首席科学家仇士华在主管整个14C测年课题外，兼管考古所14C实验室的具体事宜。而北京大学考古系14C实验室则由陈铁梅、原思训负责。
按照14C测年的操作程序，首先要解决如何正确采集系列样品的问题， 14C测年专家经过和工程专家组研究，在工程所涉及的大量考古遗址中，选择了郑州商城、偃师商城、二里头、小双桥等10多个关键性遗址作为测年重点，要求每个遗址按照不同的考古地层关系，提供30—60个采集样品以供检测。当然，如果各方面条件允许，每个遗址的采集样品是多多益善。为了尽可能地做到准确无误，除采用原考古发掘时所出标本外，仇士华、陈铁梅、原思训等14C测年专家亲赴二里头、偃师商城、郑州商城、丰镐等遗址，和考古学家一起进行小规模试掘，从中提取对测年研究最具典型性和代表性的样品。当样品采集工作完成后，14C测年专家根据有关田野考古发掘报告和样品清单，进行选择、排队，然后按计划分别测定，再经树轮曲线校正得出结果。
以上提及的两个实验室的测年专家仇士华、蔡莲珍、陈铁梅、原思训、吴小红、张雪莲等，对二里头遗址采集的系列含碳样品进行14C年代测定、拟合，并与考古分期成果相互整合后，所推定的二里头文化一至四期年代范围见下表：
由上表可以看出，一直争论不休的二里头遗址的年代范围是公元前1880——1521年，其时间跨度为359年。显然，这个时间长度和文献记载的已被夏商周断代工程专家组采用的夏代积年的471年说尚有110多年的差距，这样一个不算太小的差距的出现到底意味着什么？有学者认为，二里头文化只是“后羿代夏”这一事件引起的夏代中晚期的夏文化而非早期文化，早期文化只能到河南龙山文化晚期中去寻找。如果找到了夏代早期文化，那么整个夏代积年便有可能和文献记载相合。工程专家组对二里头遗址的测年结果似早有预料，所以“工程”一开始，就列有“早期夏文化研究”这一专题，并决定对河南龙山文化晚期遗址进行考古发掘和14C检测。
河南龙山文化又称南王湾三期文化，是考古系教授邹衡于20世纪50年代末发掘南王湾遗址后作出的一个文化分期。南王湾三期文化在年代上晚于仰韶文化向龙山文化过渡时期，又明显早于二里头文化，其分布主要在豫西地区。在以前的考古发掘中，除南王湾之外，河南登封王城岗古城、瓦店等遗址都是规模较大的河南龙山文化晚期遗址，在这些遗址中，考古人员曾发现有大型房基、奠基坑及精美的玉器和陶器。所有这些发现为探寻早期夏文化提供了线索，也为夏商周断代工程打下了基础。
根据文献记载，河南嵩山南北地区是夏人立国前后的主要活动区域，传说中的禹之居阳城，启之都阳翟，太康之都斟鄩就在嵩山南北的登封、禹州、巩义境内。因此，嵩山南北地区的河南龙山文化和二里头文化是探索夏文化上限的主要对象。早在1959年，河南省文物工作队就专门组织了一个夏代文化遗存调查组，根据文献记载和前贤考证，以及有关历史传说中提供的夏代都城和夏人活动地点在河南豫西地区的地望为线索，进行了一次探索夏文化遗存的考古调查。根据调查的线索，从1975年起，河南省文物研究所(原文物工作队)即把登封王城岗一带作为探索夏文化遗存的发掘重点。
1977年春，河南考古队的安金槐与考古人员在一位当地老者的带领下，来到一个被称为“王城岗”的地方开始考古钻探。在一个距地表深约1．2米处的探孔中，发现了土质坚硬类似夯土的迹象，接着又发现了龙山文化黑陶片。未久，在告城镇西北约0．5公里和东周阳城仅一条五渡河之隔的颍河与五渡河交汇处，也就是当地人传说的“王城岗”上，接连发掘出两座东西并列的龙山文化中晚期的夯土城垣遗址。从钻探的情况看，两座城址尚存面积1万多平方米，其中西城内发掘出龙山文化中晚期残存房屋的夯土基址，在夯土基址下面发现有奴隶奠基坑和成排的灰坑、窖穴等遗迹，并出土了大量制作精致、品种多样的灰黑陶器、黑陶器、石器、骨器、蚌器等遗物，甚至还有一件形似铜斝的残片。根据出土的遗物和地层关系，安金槐等考古研究人员将王城岗遗址分为早晚五个文化期，并根据地理位置和有关文献资料记载，结合前贤所考证的夏代早期“禹都阳城”或“禹居阳城”的地望、名称，以及在附近发现的东周时代的阳城等等认为，王城岗龙山文化遗址就是夏代大禹王所居的“阳城”
王城岗发现夏代阳城的消息传出后，立即引起了国内外学术界的轰动，被誉为20世纪以来探索夏文化的又一次重大突破。但有许多学者对这一发现和认定表示不敢苟同，认为王城岗遗址的年代要早于学术界一般认定的夏代积年，更主要的是王城岗遗址的规模太小，与二里头遗址相比真可谓“小巫见大巫”根本不具备王者之气，只是一个普通的“小城邦”所以不能认定是夏禹王所居的“阳城”
尽管王城岗是否为夏禹所居的阳城这一问题，学术界未取得共识，但它作为河南龙山文化的一处重要遗址却是不争的事实，要研究早期夏文化，这个遗址是不可或缺的。正因为如此，工程“早期夏文化研究”专题组方燕明等河南省考古学者，自1996年下半年开始，在对登封王城岗原有的文化分期进一步研究的基础上，有计划地收集了已有含碳样品和试掘采集样品，对新采集的标本和原有发掘品中精选出的200多份含碳样品进行初步整理后，选出45份有代表性的样品供14C实验室进行测年。当这项工作结束后，专题组人员在方燕明指挥下，于1997年4月又开始了对禹州瓦店遗址的田野考古工作。
瓦店遗址于1979年发现，河南省文物考古所曾进行过多次发掘，认为这是一处河南龙山文化遗址。但由于范围较大，文化堆积层深厚，对遗址的性质一时还无法搞清。
为了解瓦店遗址的范围和面积，方燕明等考古人员对该遗址的东北角和东南角进行了大规模的钻探，钻探结果表明，这是一个总面积为20万平方米的遗址。通过有针对性的对重要地点的发掘，发现灰坑近百个，房址9座，另外有墓葬、陶窑等，整个出土遗迹和遗物文化内涵丰富，地层清楚，从发掘品中收集的木炭、骨等含碳样品，为14C测年提供了重要而珍贵的依据。
继瓦店之后，工程专题组人员又对河南龙山文化的另一个典型遗址——煤山遗址，重新进行了钻探和发掘，采集和收集了大量含碳标本。需要说明的是，无论是王城岗还是瓦店、煤山遗址，原有发掘品和这次试掘采集到的含碳样品，由于质量较小，大都无法利用仇士华、陈铁梅领导的常规14C实验室测定年代，而只能使用需用样品较少的加速器质谱法来进行测年。鉴于此，工程领导小组和专家组决定，来自河南龙山文化以王城岗为代表的含碳样品，由技术物理系重离子物理研究所利用加速器质谱仪来完成这一艰巨的测定任务。AMS测年技术的应用
加速器质谱学(简称AMS)是20世纪70年代末在国际上兴起的一项现代核分析技术，主要用于测量长寿命放射性核素的同位素丰度比，从而推断样品的年龄或进行示踪研究。
加速器质谱14C测定法与常规14C测定法相比，其主要优势在于所需样品量少和测量工作效率高，而测量的灵敏度与精度可达到3‰—5‰。AMS法需要的标本量不到常规法使用样品量的千分之一，几毫克的碳样标本利用加速器质谱测量，一般仅需数十分钟即可测定，而常规14C测年法，则要48小时或更长的时间。在时间紧、样品多的情况下，加速器质谱法就自然发挥出它独特的优势和作用。
用加速器质谱法进行14C测年可以达到相当高的测量灵敏度，若用行内的理论来讲，常规法14C测年的上限约为5万年，相应的14C／12C测量灵敏度为2．3×10-15。目前国际上先进AMS实验室14C测年的上限可超过6万年，相应的14c／12C测量灵敏度好于6．7×10-16。这个数据，如果用小米做个通俗的比喻，就是要在多于l，500，000，000，000，000粒相同的小米中，用AMS找出一粒稍重一点的小米来。这一千五百万亿粒小米放在一起有多大一堆呢？大约有五百万立方米。北京故宫博物院的面积是72万平方米，把这些小米铺满故宫博物院的话，还要堆到7米高！夏商周断代工程样品的年龄不超过4千年，其14C／12C的值大约是上述灵敏度的1000倍，但该值的测量精度要好于5‰。就是说，要在一千五百万亿粒小米中，把这一千粒稍重一点的小米的粒数捡出来并数清楚，漏掉和数错的粒数不能超过5粒。而且正由于加速器质谱计使用样品量小，对于珍贵的国宝级文物如甲骨以及遗址中出土的炭屑、骨片、残存的少量有机物，甚至于陶器、铜器上的烟炱等等，都可以采样用来测定年代，而常规法在这样的情况下则显得无能为力。
随着加速器质谱法的发明和不断发展、完善，这门学科在地球科学、考古学、古人类学、物理学以及天体物理学、环境科学、生物医学等领域广泛应用，加速器质谱学已被越来越多的科学界人士所认知和熟悉，它在社会生活中发挥的作用和影响也越来越大。尤其是20世纪80年代宗教界和科学界利用AMS测年法对都灵裹尸布这一千年悬案成功的破译，使它的名气几乎在一夜之间响遍了整个世界。（页下注：1998年4月21日，不列颠博物馆的考古权威和大主教一起来到都灵大教堂，把传说中耶稣当年受难时的裹尸布剪下长7厘米、宽1厘米的布条，分成三小块，在对方不知情的情况下，分别寄往美国亚利桑那大学、英国牛津大学和瑞士苏黎世联邦理工学院AMS测年实验室检测。实验表明，三家实验室达到了极佳的一致性，各个结果的差异在120年以内。裹尸布在公元1260年到1380年之间制成的可能性为95%，而有100%的肯定性表明决不会早于公元1200年。1988年10月13日，都灵大主教、红衣主教巴莱斯特雷罗在召开的记者招待会上正式宣布，这件几个世纪以来被基督徒奉为圣品的耶稣基督尸布，并非耶稣受难时所用，而是中古时期织出的一件赝品。至此，所谓的耶稣裹尸布真相大白。
正是深谙加速器质谱仪的重大威力和高效的作用，“工程”在前期立项中就特设了AMS测年这一专题，其主要研究目标和预期成果是：
将加速器质谱仪的14C测量精度提高到0．3％—0．5％(相当于±40年)的水平；
提高AMS测量的功效和系统的可靠性，完善AMS14C测年的方法；
为夏商周断代工程测量样品250个。
工程领导小组任命北京大学重离子物理研究所副所长，多年从事AMS工作的郭之虞教授担任该专题组组长，并全权负责AMS14C测年事宜。
从1996年初开始，夏商周断代工程AMS测年专题组进行了大量的文献调研，并召开了多次方案讨论会。1996年5月下旬，专题组成员、青年核物理学家鲁向阳副教授在参加第七次AMS国际会议期间，曾与世界上各AMS实验室的专家就设备技术升级改造问题进行探讨，并向他们了解对当时两种流行的商品化离子源的评价。1996年11月，专题组组长郭之虞与专题组成员、年轻的学者汪建军两人赴美国进行考察，访问了几家处于世界先进地位的AMS实验室，与美国专家深入讨论了有关技术问题，并访问了美国国家静电公司(NEC)，考察了其商品化的AMS专用离子源。当时正在国立大学访问工作的专题组成员、青年学者刘克新副教授，也及时将他在该处调试与使用NEC离子源的情况与经验反馈回国。在此基础上，专题组经过与国外两家商业公司直接谈判，并综合考虑到价格等因素，最后确定了购置设备、仪器的整体方案。
从1997年4月开始，AMS专题组开始购置和安装新的设备，到1998年3月，设备安装基本结束，开始全系统联调，对不够理想的部位进一步改造和完善。
1998年12月初，夏商周断代工程向AMS专题组提供4种样品进行盲检(检测者事先不知道样品的出土地点和年代)，测定结果与中国社科院考古所、北京大学考古系等两个常规14C实验室所得到的年代值在允许误差范围内基本一致。稍后，专题组还选出7个样品，送往世界同行中颇负盛名的加拿大多伦多大学加速器质谱学实验室测量，以和北大AMS的结果作比对参考。再后来，AMS专题组对国际原子能机构(IAEA)提供的标准样品进行了比对测量，前后两期比对的结果均显示了良好的一致性。与此同时，AMS专题组有计划地对一些样品安排了复测，以检验测量结果的可靠性，并对一些考古学家有疑问的数据也安排了复测。通过一系列盲检、复测和比对，结果表明，北京大学加速器质谱仪的测量结果有较高的可信度，所给出的年代数据与真值的偏差，一般不会超过2a的范围(95％置信区间)。鉴于以上取得的可行性效果，北京大学AMS专题组开始对夏商周断代工程提供的批量样品进行测定，并在测量过程中继续深入地进行14C测年方法的研究，以使测量质量不断得到改善和提高。
自AMS专题组正式为“工程”提供的样品进行检测后，得到了北京大学校领导和重离子物理研究所的高度重视与支持，先后有26名学者分别承担了物理、机械、真空、电子、计算机等不同专业的工作。需要特别提及的是，AMS测年设备，不像一般人想的那样是几台电脑和几根试管构成的，其设备的总重量达几千吨，需要3000多平方米的空间（约半个足球场）才能合理摆放，否则无法进行正常工作。在设备改造期间，专题组人员四处采购部件，运回后自己动手安装，当安装最大部件时，正处于夏天的酷暑时期，青年学者鲁向阳等顾不得斯文，光着汗淋淋的膀子，和其他学者们一道喊着号子来回搬运。1998年初，加速器质谱计的设备改造接近尾声，调试工作和方法学研究即将开始。这是一项繁重而艰巨的任务，谁来担此重任？郭之虞首先想到了刘克新副教授。他是著名核物理学家陈佳洱指导培养的博士研究生，曾在建造北京大学加速器质谱仪的第一期工程中立下汗马功劳，在AMS调试上有丰富的经验。但此时他正在澳大利亚国立大学做访问学者，且因工作出色外国老板希望他能延期回国。这样的机会不易多得，但郭之虞还是狠下心发出了要求他按期回国的信息。刘克新得知国内情况后，立即放弃了国外的优越条件，毅然奉召回国，并随即投入到夏商周断代工程中。
加速器质谱计在成功地改进之后，14C测量精度已由原来的1％一2％提高到0．4％一0．5％，测年误差在32—40年之间。就批量样品的测量而言，所测样品超过工程指定的250个，并达到了国际先进水平。在其他方面也完全达到或超过了工程预期的效果。
AMS法专题组，对考古人员提供的木炭或骨制样品，陆序进行测定。当14C年代值测出后，由对系列样品树轮校正法和贝叶斯统计学作过深入研究的青年学者马宏骥，进行树轮曲线校正和计算，最后通过拟合换算出一个误差较小的日历年代。
关于河南龙山文化晚期分为三段：
第一段 以王城岗一期、煤山一期为代表；
第二段 以王城岗二、三期，瓦店一、二期，煤山二期为代表；
第三段 以王城岗四、五期，瓦店三期为代表。
经过对王城岗遗址的系列含碳样品进行AMS14C年代测定并拟合，得出下列数据：
从上表可以看到，河南龙山文化晚期的时间排序为公元前2190—前1965年。
由于此前用14C常规法所测二里头遗址的最早年代为公元前1880年，这就不难发现，河南龙山文化晚期的最晚段公元前1965年，与二里头遗址最早段公元前1880年之间有85年左右的缺环，从文化传承关系和考古发现的层位关系来看，二里头一期遗存常常叠压在河南龙山文化遗存之上，两者在时间上紧密相接，其间不可能再有什么缺环。但比较它们的文化面貌，却又有着明显的区别，这个区别表明河南龙山文化到二里头文化出现过文化中断现象，产生过突变。也就是说二里头文化不是河南龙山文化的自然延续，河南龙山文化也不是形成二里头文化的全部来源，只是有点“商鉴不远，在夏之后”的味道。于是，夏商周断代工程部分学者认为，河南省新密市新砦遗址以某些单位为代表的遗存，早于二里头文化一期，晚于河南龙山文化晚期。根据这条线索，“工程”于1999年开始安排考古人员对新砦遗址再次进行了发掘，发掘结果证明新砦文化二期上接龙山文化晚期(新砦一期)，下连二里头文化一期，正好填补其间的空白。由此，整个龙山文化晚期到二里头文化14C测年的年代跨度，其上、下限为公元前2190—前1521年，总积年为669年。
当然，这个积年只能说是一个大的时间框架，并不能代表整个夏代的年数，有关夏代积年还要参照其他学科的研究情况进行整体推算。于是，便有了天文学的介入。科学无情与有情
中国是天文学发展最早的国家之一，早在史前时代，先民们对寒来暑往，月圆月缺，植物的生长、成熟和动物的活动规律，就积累了一定的知识。最迟在新石器时代早期，中国先民就开始对日、月等天象进行观测。古代人类除对日、月运转分外关注外，对红色亮星“大火”相当重视。“大火”现代天文学称为“α星”传说在中国古帝颛顼时代，就设置“火正”之官，观察大火运行，用以指导农业生产。因而天文学在各门自然科学中被称为是最早产生的一门学科。诚如恩格斯所说：“研究自然科学各个部门的顺序的发展，首先是天文学——游牧民族和农业民族为了定季节，就已经绝对需要天文学。”
中国早期天文学在“定季节”的同时，还伴有鲜明的占星术特点和强烈的政治色彩。《周易·彖传》说：“观乎天文，以察时变。”《系辞·上》也说：“天垂象，见吉凶。”这里说的天文就是天象。历史上的占星家关注的天象主要有两类，一类属于奇异天象，另一类则是五星运动。而中国古代天象记录，其数量之多，门类之全，系列之长是世界其他国家难以匹敌的。正是古人留下的这笔珍贵而丰富的文化遗产，才为夏商周断代工程提供了一条重要的研究途径。
不难理解的是，由于天象自身所具有的周期性，根据其运行规律，利用现代先进的科学手段，完全可以对文献记载中早已逝去的天象进行回推，这种推算方法在科学高度发达的今天，已达到了相当精密的程度，完全可以推算出这些天象发生的准确时间，从而可以帮助研究者解决历史年代学，特别是夏商周三代年代学的某些难题。
夏商周断代工程启动之初，席泽宗、李学勤等专家就注意到天象的研究将在工程中起重大作用，因而参考国外的天象研究方法，专门列出了“仲康日食”、“武王伐纣天象”、“懿王元年天再旦”等研究课题或专题，并由工程首席科学家、科学史界的翘楚、以《古新星新表》蜚声国际天文学、科学史两界的著名天文学家与天文史专家席泽宗院士具体负责。
在“工程”的早期，席泽宗受有关方面的委托，邀请全国各地的部分天文学家如吴守贤、张培瑜、陈美东、陈久金、薄树人、刘次沅、江晓原、孙小淳、胡铁珠等，在京召开了一个专业性的座谈会，就如何利用天文学方法研究夏商周年代问题进行了讨论，就相关问题达成了共识，并按各自受领的任务分头行动起来。
从文献记载看，夏代有五星聚合、仲康日食两条天象记录，这两条记录可以通过科学方法推加以推算。
据《太平御览》卷七引《孝经钩命诀》载：“禹时五星累累如贯珠，炳炳若连璧。”另据《古微书》载：“帝王起，纬合宿，嘉瑞贞祥。”
五星聚合是指五大行星在夜空中会聚在很近的距离内，或如连珠，或如拱璧，异常壮观。这种特殊的天象，自然引起特别的关注与诠释。古人多认为五星为五德之主，它的行度、动态与政治、灾祥有密切关系。“五星循度，为得其行，则天下太平，政和民安；乱行则有亡国革政兵饥丧乱之祸。”由于五星聚合关系到天下兴亡，因此受到历代帝王的重视，并对社会文化生活产生了深刻的影响。在这种政治、文化背景下，许多五星聚合的现象被记录下来，并得以留传后世。
关于“禹时五星聚”的天文记录推算，由中国科学院紫金山天文台徐振韬和南京大学天文系蒋窈窕两位天文学家负责。
夏朝建国的年代，按学者们推算的结果，约在公元前2100年左右。两位学者应用美国ARC软件公司开发的先进软件，在围绕这个年代前后相差一二百年的范围内搜寻，结果发现有一次非常理想的五星聚合。这次特殊的天象就发生在公元前1953年2月。电子计算机显示，从2月中旬起，在黎明的东方地平线上，土星、木星、水星、和金星自下而上排成一列，非常醒目壮观，完全可能给人留下极为深刻的印象。这种天象奇景一直延续到3月初。特别值得指出的是，在公元前1953年2月26日夜，五大行星几乎团聚在一起，相互之间的角距小于4度，更增加了“五星连珠”的神秘色彩。据此，两位天文学家断言：“这个天象可能是人类文明史上发生的最难得的‘纬合宿’即五大行星团聚现象。它可能被认为是一种‘嘉瑞贞祥’，暗示‘帝王起’，要建立新的王朝。如是，则上列两条记录反映出夏朝建立时发生的天象，其绝对年代应该是公元前1953年。”
很明显，徐、蒋二人的这个推算，是建立在文献记录绝对可靠、换算也绝对准确的基础之上的。现代研究证明，古代关于天文现象的记录，绝大多数是出自实际观测，应该是可靠的。就五星聚天象而言，也应是准确和可靠的，不存在后人伪造的情况。但不能排除的是，由于政治上的原因，记录者出于对时局、灾祥的附会，或许会将天文现象发生的年月做些改动。再加上记录中出现的缺失和传抄过程中存在的错误，其绝对值也是难以保证的。因此，“禹时五星聚”天象记录推算出的公元前1953年只能作为估定夏代年代的一个参考基点，而不能作为定点。
中国在遥远的古代，就将天象观测作为一个国家极其重要的政事，每一朝代都设置位高的专官，专门从事这种观测工作。而朝廷对于天官的期望也往往很高，督促极为严格，若不认真观测，很容易闹出乱子，天官本人也将遭到被诛戮的命运。如在中国最古老的典籍之一《书经》中有一篇叫《胤征》的文章，讲述了一位司天的天官因玩忽职守遭到杀头的悲剧故事。由于这个故事发生的年代之早和具有的典型意义，给后人留下了深刻印象。
夏代经过禹、启到太康时代，国势就有些不妙，而这位称做太康的帝王掌管朝政之后，放情纵欲，不理朝政，既不关心历法，也不过问天官的工作，使国家政务和农事陷入了混乱不堪的局面。这种局面终于遭到了以后羿为代表的武装集团的反对，并起兵夺取了国家政权。太康等兄弟五人在后羿军队的凌厉攻势之下，不得不放弃京都而出逃。
太康死后，其弟中康继位。为了吸取太康一朝的教训，中康对朝廷内外进行了整顿，不仅新设立了司天的职官羲和，还任命胤侯执掌兵权，很有些中兴的势头。正在这个时期的某一个朔日，突然发生了一件惊天动地的大事。只见原本高悬天空光芒四射的太阳正一点一点地消失，顿时天色由灰变暗，由暗变黑，几步之内难辨人影。在野外游荡的鸡狗鹅鸭甚至微小的蚂蚁，都因急于寻找归宿以致在黑暗中团团乱转，路上的行人面对突如其来的天象变化，个个惊恐万状，争相夺路而逃。按照当时的认识和天命的宇宙思想，凡日食出现，预示着国家将有灾难发生，这个灾难可能会危及帝王的地位或者性命。只有国王亲率众臣到殿前设坛焚香舍钱才能将太阳重新召回，灾难也可以避免。这个过程称为“救日”
此时，宫中乐官眼看太阳一点点沉没，无尽的黑夜就要笼罩大地，焦急与惊恐之中迅速敲响了救日的钟声，洪亮急促的钟声穿过一层层富丽豪华的大殿，惊动了夏帝中康和文武百官，主管钱币的财官啬夫慌忙赶往财库取钱礼天，中康帝也满面肃穆，慌慌张张地跑出后宫上朝率百官举行救日之礼。就在朝廷上下一片惊恐混乱，鸡飞狗跳之时，独不见负责司天的关键人物羲和前来说个究竟。中康帝心中正为羲和没有提前报告日食之事大为恼火，又不见其人前来行救日之礼，自是愤恨不已，情急中急忙派人去找寻。意想不到的是，这羲和刚与几个哥们从洒肆里喝酒回舍，醉卧铺榻，发着酣声做着金钱美女之梦，外面发生的一切似乎与他毫无关系。几个找寻者见状，忙将其抬起来向宫中大殿奔跑，想不到这羲和突然酒醒，并借着洒劲把几个当差的一顿飞拳乱脚，差役们一气之下，索性不再顾及，径自赶回宫内报告。中康闻讯，顿时脸色铁青，暴跳如雷。根据夏朝政典规定，凡不及时上报日食的天官“杀无赦”于是中康咬牙切齿地高声喊道：“快把这个擅离职守、违背朝纲的昏官王八蛋给我砍了！”只这一句，正哼哼唧唧，沉湎于美梦中的羲和，脖子上那个椭圆形的肉球，随着一道寒光闪过，“噗”地一声滚落到污泥浊水之中。肉球上的眼皮伴着有些发白的睫毛，于血污的滚动中迷茫而吃力地眨巴了几下，便不再动作。
这个故事明确表述了夏朝中康时代的一次日食记录，也是全世界所知最早的一次日食记录。在流行的《古文尚书·胤征》中，曾留下了较为详细的记载。而与《古文尚书》记载的这次事件相呼应的是司马迁在《史记·夏本纪》中的记载：“帝仲康时，羲和湎淫，废时乱日，胤往征之，作《胤征》”梁代天文学家虞邝认为文献上记载的这次日食就发生于仲康元年，号称仲康日食。此后历代天文学家如僧一行、郭守敬、汤若望、李天经等都利用不同的推算方法进行过推算，至20世纪80年代已有13种不同的结果。夏商周断代工程同样注意到了这次日食记录，并委托中国科学院陕西天文台、南京师范大学物理系、南京大学天文系等单位的吴守贤、周洪楠、李勇、刘次沅等学者进行推算，以考察夏年。
吴守贤等专家用现代方法，并使用最新的太阳和月亮历表对历代天文学家的13种说法进行核算，发现每一种说法都存在问题。最后专题组将文献记载的“季秋”这个天文学概念，设定在10月1日至12月18日之间，对洛阳地区公元前2250年至前1850年共400年间的可见日食进行普查性计算，得出符合季秋的大食分日食共有11次，其中发生在公元前2043年10月3日、公元前2019年12月6日、公元前1970年11月5日和公元前1961年10月26日的4次可以作为夏初年代的参考。
至此，关于夏代年代学研究的三条主要途径即：文献记载中的夏代积年；河南龙山文化晚期以及二里头文化的分期与14C测年文献中有关天象记录的推算等已全部完成。那么夏代到底起始于何年，又终止于何年？由于夏代总积年已被工程专家组根据文献记载选定为471年，只要找出夏朝灭亡的那一年，再由这一年上推471年便是夏朝的始年。根据“工程”关于商代年代学专家们的研究结果，选定夏朝灭亡、商朝建立之年为公元前1600年。那么以公元前1600年上推471年，则夏代始年应为公元前2071年，这个年代从考古学的角度看，基本落在河南龙山文化晚期二段(公元前2132—前2030年)范围之内。因此，工程专家组为取整数，定公元前2070年为夏的始年。
至于这个夏商分界之年，也就是公元前1600年是如何推算出来的，且听下回分解。