能够“信息编程”的提花机

——中国古代重要科技发明创造(四十三)

来源:科普时报 2025-02-28

□ 王渝生

余生忆谭

又到春暖花开时!让我想到自古纺织品上花纹的形成,这得归功于提花机了。

提花机,一种能够贮存提花信息的纺织工具。织造花纹纺织品时,织机上的提花装置便将提花信息贮存起来(如同计算机编程),以便循环使用,提花机堪称是世界纺织技术史上超前的重要发明。

提花机出现之前,纺织品上的花纹必须通过挑花来完成。挑花方法有两种:挑一纬织一纬,或挑一个循环织一个循环。两种方法都无法让“挑花信息”贮存并反复利用,即使是织造重复花纹也必须重新挑花,费时费力。因此,我国古代很早就发明了花本式提花机。

“花本”是程序化纹样模板,类似现代的打孔卡,其核心是通过程序化控制经线、纬线的交织方式,从而实现经纬精准交织,织造出复杂花纹的丝织品。提花机的发明,使纺织品从单一色彩或简单几何纹样发展为繁复的写实图案,如云纹、龙凤、花鸟等,极大地提升了丝绸等织物的艺术价值。这一发明不仅推动了中国丝绸文化的繁荣,更对世界纺织技术发展产生了深远影响。

提花技术萌芽于商周时期。河南安阳殷墟出土的青铜器上残留的丝织物痕迹显示,当时已能织出简单的几何纹样。

随着丝绸需求的增长,战国时期至汉代的提花机逐渐成熟。东汉王逸在《机妇赋》中这样描述提花机:“方圆绮错,极妙穷奇,虫禽品兽,物有其宜。兔耳跧(quán)伏,若安若危。猛犬相守,窜身匿蹄。高楼双峙,下临清池。游鱼衔饵,瀺灂(chánzhuó)其陂(bēi)。鹿卢并起,纤缴俱垂。宛若星图,屈伸推移。一往一来,匪劳匪疲。”该提花机通过脚踏控制经线分层,配合提综装置形成花纹。

2013年,四川成都老官山汉墓出土的4部织机,是迄今世界上发现最早的提花机实物,均由竹木构成,结构复杂,部件上有残存的彩色丝线。经研究,这4部织机总体称一勾多综提花机,根据传动机构的不同,又分为滑框式一勾多综提花机和连杆式一勾多综提花机两种类型。

三国时期,机械制造家马钧改进提花机,将原需50-60蹑的机器简化为12蹑,大幅提升了效率。唐宋时期,提花机进一步发展可织出更复杂的纹样,如唐代的“陵阳公样”和宋代的重锦、缂(kè)丝,均依赖提花技术实现。元代棉纺织家黄道婆将提花技术应用于棉布,推动了江南棉纺织业的发展。明代宋应星在《天工开物》中,有关于提花机式与全图的详细记载。提花机的发展顶峰是大花楼机,大花楼机可以织造花纹循环极大的织物,比如龙袍一类的袍料,循环达10米。《天工开物》上篇则详细描绘了提花机的结构,其核心是“花楼”装置:由两个人配合操作,一个人负责提拉“花本”,另一个人投梭织纬,实现“一纵一横、千变万化”的图案。

提花机技术通过丝绸之路西传。6世纪,波斯商人引入中国提花机。到12世纪,意大利卢卡、威尼斯等地出现仿制中国提花机的丝织工坊。

18世纪末,借鉴花楼机上挑花结合的提花原理,法国人贾卡制成了用打孔的纸版和钢针来控制提花的纹版提花机,成为现代计算机编程的雏形。马克思在《资本论》中指出:“提花机是蒸汽机发明前最复杂的机器”,其自动化思想为欧洲工业革命提供了关键启发。

提花机不仅是纺织工具,更是古代编程思维与机械智慧的结晶。它使中国丝绸成为全球奢侈品,塑造了“丝国”的文化符号,同时其技术逻辑深刻影响了现代信息技术的底层逻辑。这一发明,充分体现了中国古代“技以载道”的科技哲学。

四川成都“蜀锦织造技艺”、江苏南京“云锦织造技艺”等提花工艺被列入联合国人类非物质文化遗产名录。

故宫博物院等机构通过数字技术复原古代提花纹样,传统纹饰在现代设计中焕发新生。如今,提花技艺仍在传统与现代的交织中传承,成为中华文明创新精神的永恒象征。

(作者系国家教育咨询委员会委员、中国科技馆原馆长)



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王渝生
科学史家,科普名家,国家教育咨询委员会委员
专家简介
王渝生,1943年重庆生人,1966年毕业于四川师范大学数学系,1981年毕业于中国科学院研究生院,理学博士、教授、博士生导师。德国慕尼黑大学博士后。曾任全国政协委员、教科文卫体委员会委员,北京市科协副主席、科普工作委员会主任,中国科技馆研究员、原馆长、党委书记。著有《自然科学史导论》、《科学寻踪》《科技百年》《中国算学史》 等,荣获国家图书奖、中国图书奖等。
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