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1、中国古代科学技术 纺织（一）中国古代纺织印染 中国古代的纺织与印染技术具有非常悠久的历史，早在原始社会时期，古人为了适应气候的变化，已懂得就地取材，利用自然资源作为纺织和印染的原料，以及制造简单的纺织工具。直至今天，我们日常的衣、某些生活用品和艺术品都是纺织和印染技术的产物。 （二）纺织原料多样化 古今纺织工艺流程和设备的发展都是应纺织原料而设计的，因此，原料在纺织技术中具有重要的地位。古代世界各国用于纺织的纤维均为天然纤维，一般是毛、麻、棉三种短纤维，如地中海地区以前用于纺织的纤维仅是羊毛和亚麻；印度半岛地区以前则用棉花。古代中国除了使用这三种纤维外，还大量利用长纤维蚕丝。 蚕丝在所有天然纤
2、维中是最优良、最长、最纤细的纺织纤维，可以织制各种复杂的花纹提花织物。丝纤维的广泛利用，大大地促进了中国古代纺织工艺和纺织机械的进步，从而使丝织生产技术成为中国古代最具特色和代表性的纺织技术。 （三）各种类型的纺织机1975 年，浙江余姚河姆渡新石器时代遗址，出土纺专、管状骨针、打纬木刀和骨刀、绕线棒等纺织工具，这是距今六千多年前已有最早的原始织机的佐证，也是到目前为止所发现的世界上最早的原始织布工具。西周时期具有传统性能的简单机械缫车、纺车、织机相继出现，汉代广泛使用提花机、斜织机（江苏泗洪曹庄出土的汉画像石上刻着“慈母投杼图”，图上有斜织机的型制。这种斜织机已经有了一个机架，经面和水平的机
3、座成五六十度的倾角。这样改进以后，操作的人既可以坐着织造，又可以一目了然地看到开口后经面上的经线张力是否均匀，经线有无断头，更重要的是斜织机已经采用脚踏提综的开口装置）。唐以后中国纺织机械日趋完善，大大促进了纺织业的发展。后来，织机又不断地得到改进。宋末元初，山西万泉（今山西万荣）人木匠出身的薛景石，在梓人遗制这部著作中，给我们留下了立机子、华机子、罗机子和布卧机子等织机的具体型制，并且标明了装配尺寸，阐明了结构间的相互关系和作用原理。梓人遗制中的立体图，使人看了一目了然，使制造织机的木工“所得可十之九矣”。几种重要的纺织机：1纺坠 纺坠是中国历史上最早用于纺纱的工具，它的的出现至少可追溯到新
4、时石器时代。根据考古资料，在全中国三十几个省市已发掘的早期居民遗址中，几乎都有纺坠的主要部件纺轮出土。出土的早期纺轮，一般由石片或陶片经简单打磨而成，形状不一，多呈鼓形、圆形、扁圆形、四边形等状，有的轮面上还绘有纹饰。 纺坠的出现不仅改变了原始社会的纺织生产，对后世纺纱工具的发展影响十分深远，并且它作为一种简便的纺纱工具，一直被沿用了几千年，即使在二十世纪，西藏地区一些游牧藏民，仍在用它纺纱。 2纺车 古代通用的纺车按结构可分为手摇纺车和脚踏纺车两种。手摇纺车的图像数据在出土的汉代文物中多次发现，说明手摇纺车早在汉代已开始定型并普及。脚踏纺车是在手摇纺车的基础上发展而来的，目前最早的图像数据是
5、江苏省泗洪县出土的东汉画像石。手摇纺车驱动纺车的力来自于手，操作时，需一手摇动纺车，一手从事纺纱工作。而脚踏纺车驱动纺车的力来自于脚，操作时，纺妇能够用双手进行纺纱操作，大大提高了工作效率。纺车自出现以来，一直都是最普及的纺纱机具，即使在近代，一些偏僻的地区仍然把它作为主要的纺纱工具。 3水力大纺车 古代纺车的锭子数目一般是 2 至 3 枚，最多为 5 枚。宋元之际，随着社会经济的发展，在各种传世纺车机具的基础上，逐渐产生了一种有几十个锭子的大纺车。大纺车与原有的纺车不同，其特点是：锭子数目多达几十枚，及利用水力驱动。这些特点使大纺车具备了近代纺纱机械的雏形，适应大规模的专业化生产。以纺麻为例
6、，通用纺车每天最多纺纱 3 斤，而大纺车一昼夜可纺一百多斤。纺织时，需使用足够的麻才能满足其生产能力。水力大纺车是中国古代将自然力运用于纺织机械的一项重要发明，如单就以水力作原动力的纺纱机具而论，中国比西方早了四个多世纪。 4踏板织机 踏板织机是带有脚踏提综开口装置纺织机的通称。踏板织机最早出现的时间，目前尚缺乏可靠的史料说明。研究者根据史书所载，战国时期诸侯间馈赠的布帛数量比春秋时高达百倍的现象，及近年来各地出土的刻有踏板织机的汉画像石等实物史料，推测踏板织机的出现可追溯到战国时代。到秦汉时期，黄河流域和长江流域的广大地区已普遍使用。织机采用脚踏板提综开口是织机发展史上一项重大发明，它将织工
7、的双手从提综动作解脱出来，以专门从事投梭和打纬，大大提高了生产率。以生产平纹织品为例，比之原始织机提高了 20至 60 倍，每人每小时可织布 0.3 至 1 米。（四）织品的染色 我国很早就利用矿、植物染料对织物或纱线进行染色，并且在长期的生产实践活动中，掌握了各类染料的提取、染色等工艺技术，生产出五彩缤纷的纺织品，丰富了我国古代的物质文化生活。早在几万年前的山顶洞人时代，我们的祖先已经用天然的赤铁矿粉涂染 串珠贝和筋绳。到了奴隶社会，生产分工精细，专门设有官职“掌染草，掌以春秋敛染草之物，以权量受之，以待时而颁之”；并且有“染人掌染丝帛”（周礼）。高贵的丝和丝织物在染色以前，还要经过“暴练”
8、处理（相当于现今的精练工艺）。在考工记幪氏中曾经记述“暴练”的操作工 艺：先是“以況水沤其丝七日，去地尺暴之”，而后“昼暴诸日，夜宿诸井”，共“七日七夜”。对于丝织物，因为它比丝线紧密，暴练的时候要“以栏为灰，渥淳其帛”，再“实诸泽器，淫之以蜃”，同样反覆处理七昼夜。況水和栏灰都是富含碱性的植物灰汁（碳酸钾等），栏灰就是楝木烧成的灰，而蜃是用贝壳煅烧出来的碱性更强的生石灰（氧化钙）。丝线和丝织物经过反覆碱性灰汁或灰处理以后，就把纤维外面的大部分丝胶除去，有利于染色。织物染前的预处理“暴练”大都在春季进行（“春暴练”）， 以后便开始了大规模的“夏纁玄，秋染夏”（“夏”的意思是五色）的染色 生产活
9、动。 古代染色用的染料，大都是天然矿物或植物染料，它们的提取和施染方法各不相同：（1）矿物颜料前面提到的天然赤铁矿，是最早利用的矿物颜料，到春秋战国时期，仍然用来涂染粗劣的麻织物。当时称作赭衣，可能是用天然赤铁矿石粉涂染的，无领的赭衣作为罪犯的囚衣。此外，朱砂（主要成分是硫化汞）也是古代重要的染红用的矿物颜料。在考工记钟氏中曾经记述用丹涂染羽毛。丹就是朱砂。在宝鸡茹家庄西周墓出土的麻布以及刺绣印痕上，都有用丹涂 染的痕迹。由于朱砂颜色红赤纯正，经久不褪，一直到西汉，仍旧用它作为 涂染贵重衣料的颜料。长沙马王堆一号汉墓中出土的朱红菱纹罗绵袍上的朱 红色，经 X 射线衍射分析，它的谱图就和六方晶体
10、的红色硫化汞相同。朱砂 或赭石颜料施染以前，都要经过研磨，并且加胶液调制成浆状，才可以用工具涂到织物表面。从上面说的出土纺织品的分析，可以看出当时的颜料研磨 已经相当精细，涂染技术十分精良。除染红色的朱砂、赭石外，其他的天然矿物颜料有染白的绢云母，染黄的石黄，染绿的石绿等。（2）植物染料我国古代所用的植物染料种类很多，按化学性质和染色方法来分，有直 接染料、碱性染料、媒染染料和还原氧化染料等。直接染料和碱性染料栀子是我国古代中原地区应用最广泛的直接染 料。史记中就有“千亩卮茜，此其人皆与千户侯等”的记载，可见 秦汉时期采用栀子染色是很盛行的。栀子中主要成分是栀子苷。这是一种黄色素，可以直接染着
11、于天然纤维上。又富含小檗碱的黄檗树的芯材，经过煎 煮以后，也可以直接染丝帛。齐民要术中就曾经记述黄檗的栽培和印染 用途。小檗碱属碱性染料，用来染丝绢、羊毛等动物纤维很适宜，南北朝时 期的鲍照（约 414466）曾经写出“剉檗染黄丝”的诗句，表明当时用黄檗染丝很盛行。这不仅由于它染色方便，也因为小檗碱具有杀虫防蠹的效果。 媒染染料茜草是我国古代文字记载中最早出现的媒染植物染料之一，诗经曾经描述茜草种植的情况，茜根中含有呈红色的茜素，它不能直接在纤维上着色，必须用 媒染剂才可以生成不溶性色淀而固着于纤维上。古代所用媒染剂大多是含钙铝比较多的明矾（白矾），它和茜素会产生鲜亮绯红的色淀，具有良好的耐洗
12、性。在长沙马王堆一号汉墓中出土的深红绢和长寿绣袍底色，都是用茜素和含铝钙的媒染剂染的。可以媒染染红的除茜草外，还有唐本草记载的苏枋木，也是古代主要媒染植物染料。这种在我国古代两广和台湾等地盛产的乔木树材中，含有“巴西苏木精”红色素，它和茜素一样用铝盐发色就呈赤红色。尔雅中的“藐茈”（紫草）是古代染紫色用的媒染染料。紫草根中含有紫草素。可以染黄的媒染植物染料更多，如荩草中含有木樨草素，可以 媒染出带绿光的亮黄色，古代专用荩草（古时称作盭（l）草）染成的“盭绶”， 作为官员的佩饰物。又如栌和柘，“其木染黄赤色，谓之柘黄”（本草纲目）。 槐树的花蕾 槐米，也是古代染黄的重要媒染染料。桑树皮“煮汁，可
13、染褐 色久不落”（食疗本草、雷公炮炙论）。栌和柘木中含的色素叫非瑟酮，染出的织物在日光下呈带红光的黄色，在烛光下呈光辉的赤色，这种神秘性光照色差，使它成为古代最高贵的服色染料，唐六典记“自隋文帝制 柘黄袍以听朝，至今遂以为市”，到明代也是“天子所服”。这一服色制度 以后也传到日本。我国古代所用的铝媒染剂除天然明矾外，也利用富含铝盐的柃木、椿木灰作媒染剂，在宋代还有利用溶有铝盐的大庾岭河水媒染苏枋的。栎树（就是橡树，在诗经中称作“朴樕”，见召南野有死麕）和我国特产的五倍子都含有焦棓酚单宁质；柿子、冬青叶等含有儿茶酚单宁质。单宁质直接用来染织物呈淡黄色，但是和铁盐作用呈黑色。荀子劝学篇中所说的“白
14、沙在涅，与之俱黑”，涅就是硫酸亚铁（古时又称青矾、绿矾、皂矾），用单宁染过的织物再用青矾媒染，就会“与之俱黑”。黑色在古代大都作为平民服色，到秦汉时期“衣服旄旌节旗皆上黑”（史记秦 始皇本纪）。以后对染黑所需的铁媒染剂数量越来越多，到公元六世纪前 后，我国劳动人民便人工制造铁媒染剂。含单宁的植物还有鼠尾草、乌桕叶 等也是古代有文字记载可以染黑的原料。其他如柞、石榴皮等虽未有记载， 但是一直到解放前都是我国广大农村所使用的染黑染料。还原氧化染料诗经小雅采绿中的“终朝采蓝，不盈一襜”的蓝草， 就是天然还原氧化染料。蓝草中含有靛苷，经水浸渍以后可以染着织物，再 经空气氧化成蓝色的靛蓝。周代以前采用鲜
15、蓝草浸渍染色，所以礼记月 令有“仲夏令民勿刈蓝以染”的规定。到春秋战国时期，由于采用发酵法 还原蓝靛成靛白，可以用预先制成的蓝泥（含有蓝靛）染青色，所以有“青， 取之于蓝而青于蓝”（荀子劝学篇）的说法。公元六世纪，北魏的贾 思勰在齐民要术中详尽地记述了我国古代劳动人民用蓝草制蓝靛的方 法：“刈蓝倒竖于坑中，下水，”用石头或木头镇压住，以使蓝草全部浸于 水中，浸的时间“热时一宿，冷时再宿，”然后过滤，把滤液置于瓮中，“率 十石瓮著石灰一斗五升，”“急抨之，”待溶解在水中的靛苷和空气中的氧 气化合以后产生沉淀，再“澄清泻去水，”另选一“小坑贮蓝靛”，待水分 蒸发后“如强粥”，盛到容器里，于是“蓝淀
16、成矣”。这可以说是世界上最 早的制备蓝靛工艺操作记载。到明代，可以制蓝靛的已经有五种蓝草，并且 人们已经观察到靛蓝染后“红焰之色隐然”（天工开物），说明当时我 国劳动人民已经注意到天然靛蓝中还有少量靛红存在。其他染料 红花，是古代可以染红的植物染料之一。秦汉时期，就有“种红蓝花以为业”的人。红蓝花是就红花，含有叫红花苷的红色素和一种黄色 素，红花苷可用碱液从红花里浸出，再加酸就呈带有荧光的红色。齐民要术中曾经详细地叙述了从红花中浸渍和萃取染料的复杂的物理化学过程。 当时用的酸是“粟饭浆水”和“醋石榴”等有机酸作发色剂。天工开物 中又增添乌梅作发色剂。石榴和乌梅中的有机酸是多元酸，发色效果比“粟 饭浆水”中的醋酸（一元酸）要好，中和的时候沉淀既快又颜色纯正。用红花染过的织物，如果要剥掉原来的红色，只要“浸湿所染帛”，用碱性的稻 灰水滴上几十滴，织物上的“红一毫收转”。洗下来的红水也不丢弃，“藏 于绿豆粉内
