宋代壁画中的纺车与织机图像研究——以山西高平开化寺北宋壁画认定为例

徐岩红

（山西财经大学文化传播学院，山西太原 030006）

作为中国历史上技术革新与蓬勃发展的阶段，宋代的纺织业及纺织技术也日趋成熟和完善，并达到了一个崭新的时期，在中国纺织科技史上具有不可或缺的历史地位。但是，技术创新作为独立的文化现象在传统观念中并没有获得足够的重视，科技史没有形成系统化、标准化的记载，纺织技术多有遗失，特别是纺织图像资料寥若晨星。所幸，山西高平开化寺①高平开化寺位于山西省高平县东北舍利山麓，创建于晚唐昭宗时期，现存的大雄宝殿重建于北宋神宗熙宁六年（1073）到哲宗绍圣三年（1096）之间。宋代壁画中的《观织图》为我们保留了宋代纺车和织机的形象，成为我们研究宋代纺织科学技术的珍贵图像资料。

《观织图》（图1）位于开化寺大雄宝殿西壁中部，结构清晰，用笔遒劲，为壁画再现科学技术的精品。根据壁画题记，可知此图是画工郭发于北宋哲宗绍圣三年（1096）前后陆续完成。高平开化寺壁画中的纺织机械包括纺车和织机两部分内容。纺车为“卧式纺车”，是一种对苎麻、蚕丝等纤维，运用加捻的方式，使其抱合成连续性无限延伸的纱线，以便使其适用于织造的一种纺织机械。织机为“单综双蹑立式织机”，是采用物理学上的杠杆原理，用脚踏板控制综片的升降，使经纱分成上下两层，形成一个三角形开口，以织造平纹织物的一种纺织机械。

一 高平开化寺宋代壁画中纺车的基本结构和机械原理

图1 高平开化寺宋代壁画《观织图》中的纺车和织机［1］

中国古代通用的纺车按结构可分为手摇纺车和脚踏纺车两种类型，高平开化寺宋代壁画中的纺车属于手摇纺车的一种②纺车在宋代得到改进和提高，当时纺车主要类型有:卧式手摇纺车、立式手摇纺车、脚踏纺车、水力大纺车。。关于手摇纺车的图像资料，在出土的汉代文物中曾多次发现，这说明手摇纺车早在汉代就已非常普及，但唐以前的多绽纺车图像史料无处可查，敦煌五代壁画中的二绽手摇纺车，成为目前中国最早的多绽纺车图像资料［2］209。高平开化寺宋代壁画中的纺车图像，主要结构清晰，可以确定是一架卧式手摇单锭纺车。

（一）高平开化寺宋代壁画中纺车的基本结构分析

高平开化寺宋代壁画中的纺车为背面，对于纺工来说，纺轮在左，锭架在右，是一架卧式手摇纺车。其结构主要由支架、纺轮、绽架三部分组成，清楚地再现了宋代手摇单锭纺车的结构形制。经过对壁画中手摇纺车的结构进行分析研究，并参考有关历史文献资料后，对其做基本结构示意图（图2）。从中可以看出，其支架部分主要是由四件木板或木棍构成。这四件木板或木棍经过相互穿插铆合后，组成一个呈相互十字交叉、左右对称的纺车支架。这种由十字交叉、左右对称的木板或木棍组成的支架，其结构最为稳固。

图2 高平开化寺宋代壁画《观织图》中的纺车结构示意图

在手摇纺车支架右边的立柱上安置有一圆形的纺轮，纺轮的中心为凿成具有一定厚度的圆形的木板，圆形木板的周围均匀的穿插有八根木质辐条。在圆形的厚木板的中心有一轴，通过此轴把纺轮安置在纺车的支架上。另外在纺轮的中心轴上还应安置有曲柄，由于壁画中的纺车为背面，透视关系使我们无法看到这一曲柄。

在手摇纺车的支架左边为两根装纺锭的锭架，纺锭将穿过这两个锭架中心的孔，与锭架十字相交。

（二）高平开化寺宋代壁画中纺车的机械原理分析

高平开化寺宋代壁画中纺车的机构属于绳轮传动装置机构，是一种通过绳弦传递运动或转换运动的装置机构。这种装置机构主要是通过大轮和小轮的大小差异使小轮作高速旋转运动。先摇动曲柄，曲柄通过纺轮上的轮轴带动大纺轮旋转，此时，手摇曲柄与大轮的角速度相同，但大轮线速度明显加快。然后，大轮用绳轮传动装置带动直径较小的小轮——纺锭，在线速度不变的情况下使小轮的角速度加快，这样卷绕的效率大大提高［3］336，从而使纱线进行合并、加撵，达到纺线的目的。操作时，一只手摇动纺轮中心轴上的曲柄，使纺轮旋转;另一只手把纤维抽成一根松纱，绕在纺架上的纺锭的凹槽内。然后，再通过交叉的绳弦使纺锭与纺轮相连，从而使旋转的纺轮带动纺锭旋转，纺锭便把松纱捻紧成连续性无限延伸的纱线后，缠绕在纺锭上。这样就增加了纤维的长度，提高纤维的强度，以便使其适用于织造。山西高平开化寺宋代壁画中的手摇纺车，其主要构件与山东临沂金雀山西汉墓中出土的帛画中的手摇纺车（图3）的主要构件类同。由此可知，手摇纺车在宋代已成为一种普遍的纺纱工具。

图3 山东临沂金雀山汉墓出土的帛画中手摇纺车［4］128［3］71

二 高平开化寺宋代壁画中织机的基本结构和机械原理

高平开化寺宋代壁画中的织机与敦煌五代壁画K98《华严经变》中的织机（图4）一样，属于单综双蹑立式织机。它采用物理学上的杠杆原理，用脚踏板来控制综片的升降，使经纱分成上下两层，形成一个三角形开口，以织造平纹织物。

图4 敦煌五代壁画《华严经变》中的脚踏式立机［2］210

有关立式织机的记载不是很多。现存最早记载出自敦煌遗书收录的契约文书。在敦煌文书中经常出现“立机一匹”、“好立机”等名称，应该是立机所织棉布的代称。敦煌五代壁画K98《华严经变》中的这架脚踏式立机的图像，是世界上最早的脚踏式立机图像［2］210。从壁画中出现的立机图像来看，这段时间新疆地区已普遍使用立机织毛织品和一些粗纺棉织品。只是这种立式织机的使用远不如水平机和斜织机普遍。到宋元时期，这种立织机从新疆地区传入内地，山西万泉（今万荣县）木工出身的薛景石，根据自己长期修造织机的丰富经验，并总结各家所长，写出了《梓人遗制》一书，书中对当时流行的一些织机，如立机子、华机子、罗机子和布卧机子等，一一绘图说明，既绘有零件图，又有总体装配图，并标明每个零件的尺寸和安装部位。其中的立机（图5）就是对新疆传入内地的立织机的某些部位作了改进。改进后的织机，开口、投梭、打纬三个主要运动进一步完善，使布的产量和质量大大提高。山西潞州地区（以今长治市为中心的晋东南一带），由于推广了薛景石制造的织机，加速了当地纺织业的发展，使其与江浙地区的纺织业并驾齐驱，当时有“南松江，北潞安，衣天下”的说法［5］。

（一）高平开化寺宋代壁画中织机的基本结构分析

高平开化寺宋代壁画中织机的机架、经面、脚踏提综板、提综杆、分经木、马头、综框、筘等部件都刻画得十分清晰，从中可以看出踏杆如何传动综框运动，因此可以确定是一架立式单综双蹑织机。

图 5 元代薛景石《梓人遗制》中的立机图［3］337［4］146

壁画中的立式综蹑织机是由中轴式双蹑单综斜织机发展而来的机型，由于其径面垂直于地面，因此被称为“立机”。根据壁画图像做立式综蹑织机基本结构示意图（图6）。从图中可以看出，织机的结构主要是由机架、滕子、笈等部件构成。

图6 高平开化寺宋代壁画《观织图》中的织机结构示意图

机架，是由支撑整个立机的两根直木和支撑机身的两根斜木支架组成。两根直木之间的距离为立机的宽度，其他所有部件均安置在机架上。

滕子，即壁画中织机下部的卷经轴，是用来缠绕织布用的经线的一根架于机架最上端的横木轴。由于它被经线缠绕，故在画面中看不清其具体结构，参考有关文献分析应为八楞状，轴的两头各有一个轴牙，可以随意回转和固定，从而控制卷经量。每织完一段布帛，转动轴牙，即放出一段经线。有了卷经轴，经线平整，其长度又可随意调节，保证了织造时经线的张力。

笈，即筘，是壁画中织布女右手所拿部件，用绳子或藤条吊挂在织机上面，内凿池槽，用来控制经的密度并用来打纬的织机中的主要部件之一。它的宽度，即布幅的宽度。在我国古代通常用“杼轴”来代表织机。“杼”即筘，“轴”即卷经轴，是织机上的两个主要构件，可见这两个部件在织机中的重要性。

马头，是壁画中机架左右两边直木上分别装有的前大后小，形似马头的两块木板。木板上钻眼，以承受分经木、高粱木、约缯木等部件。其中，分经木将经分为上下两层，有分经开口的作用;高粱木用来固定经丝的位置;约缯木是用来装配鸦儿木的部件。

悬鱼儿，即综框的提杆。下部有一圆眼可安装综杆，通过绳子与马头相连。

鸦儿木，是一杠杆，上端与曲胳肘子相连，下端与悬鱼儿相连，起着提综杆的作用。

掌滕木，是用来支撑经轴的木杆。

大五木，即中轴，是整个织机的中枢。它后装引手，通过连杆将中轴与脚踏板相连，并由脚踏板牵动;前装掌木，又称下前掌手，用于支撑滕木的下端;下装垂手，其口子与曲胳肘子相连，用于推拉压径木和推动综片运动。

卷布轴，位于壁画中织机的最下端，通过左右两块木板与机身相连，用来卷绕织成的布匹，长随立机之宽，为柱形方体。

长短脚踏，即壁画中织布女双脚所踩部件。长脚踏在右，通过连杆与综片下端相连;短脚踏在左，通过连杆与提综杆相连。提综杆又与马头相连。连杆，采用木质，呈刚性，分别连接左引手与短踏脚、右引手与长踏脚。

梭子，即壁画中织布女左手所拿部件，中心为空，以放纬线，上面钻眼儿，引出纬线，是用来投纬的织机部件。

经分析可知，高平开化寺宋代壁画中的织机是一架配备有机架、滕子、笈、马头、卷经轴、卷布轴、综片（单综）、踏板等部件完整的立式单综双蹑织机。

（二）高平开化寺宋代壁画中织机的机械原理分析

高平开化寺宋代壁画中的立式单综双蹑织机采用物理学上的杠杆原理，用脚踏板来控制综片的升降，从而使经线分成上下两层，形成一个三角形开口，以织造平纹织物。

织机的机架垂直于地面，其上部顶端架有卷经轴，中间为经线，从上向下展开。到机架中部时，经线通过分经木被分为上下两层。机架两旁有与马头相连的吊综杆，通过吊综杆与综框连接，再由棕绳连接于脚踏。

织造时，织工坐在织机前面的长凳上，当织工踏下长踏脚时，连杆就顶起与其相连的右引手，中轴就向前转动，同时前掌手下降，经轴也就因此下降而放松其张力。在中轴向前转的同时，中轴上的垂手子向后移动，拉动与其相连的曲胳肘子，曲胳肘子又带动鸦儿木一端往后，其另一端就把悬鱼儿往前拉。这样，综片就提起经线作一次开口，此时织工一手拿梭，梭子穿过一道纬线，另一只手便使劲压线，使布细密平整。当另一块短踏脚被踏下时，与短踏脚相连的连杆就被往下拉，中轴向后转动，前掌手上升，顶起掌滕木，经轴也随之上升，垂手子向前移动，推动曲胳肘子，悬鱼儿通过鸦儿木而得到放松，穿过综片的一组经丝被放松，而由曲胳肘子中间压经木控制的一组经丝则位于经丝上层，形成新的开口后，再重复穿梭和压线动作。如此往复，织品就缕缕而成。当织好一段布匹后，可以一边扳动经轴一端的轴牙放经，一边转动卷布轴一端的轴牙张紧经纱，继续织造。由于短踏脚与连接处位于机身之前，踏下时拉动中轴，使其与长踏脚相连的连杆也作向下运动，就把与连杆连接处在机身后的长踏脚压下，通过转轴，其机身前的部分上升，为下一次踏板准备条件。

织机采用脚踏提综开口装置是织机发展史上一项重大发明，将织工的双手从提综动作中解脱出来，专门从事投梭和打纬工作，大大提高了生产率。

三 结语

目前已知宋代手摇纺车的图像资料有敦煌莫高窟五代壁画《华严经变》中的手摇纺车和北宋王居正《纺车图》绘画中描绘的手摇纺车［3］337，这两架纺车均为立式手摇纺车。而高平开化寺宋代壁画中的纺车为卧式手摇纺车，成为目前研究宋代卧式手摇纺车的珍贵图像资料。壁画中所绘的立式综蹑织机是宋元时期山西一带较为流行的一种织机，这种纺织制造技术在传统斜织机技术的基础上，采用脚踏提综开口装置，使其生产效率得到很大提高，为当地人民广泛使用，并一直延续到元明清，即使在近代的山西境内，有一些地区仍在使用这种技术。

高平开化寺宋代壁画中的纺车与织机图像，为我们了解和研究宋代卧式纺车和立式织机的结构和机械原理提供了可靠的图像资料。山西高平开化寺宋代壁画中出现的《观织图》与山西万泉薛景石的《梓人遗制》，以及山西潞州地区纺织业的发展状况相互印证，从一个侧面反映了宋元时期山西地区纺织业的发展状况。

［1］柴泽俊.山西寺观壁画［M］.北京:文物出版社，1997:170.

［2］王进玉.敦煌石窟全集·敦煌科学技术画卷［M］.香港:香港商务印书馆，2001.

［3］卢嘉锡总主编.中国科学技术史·机械卷［M］.北京:科学出版社，2000.

［4］赵翰生.中国古代纺织与印染［M］.北京:商务印书馆，2004.

［5］刘克祥.棉麻纺织史话［M］.北京:中国大百科全书出版社，2000:39.