一文Vol.16丨汉机织汉锦
在《一块锦片的传奇》和《藏在丝绸里的“高科技”》两文中，主要以中国丝绸博物馆收藏的汉代长葆子孙锦为对象，讲述汉锦的艺术特点、价值、织造工艺以及汉锦在丝绸大家庭中的至高地位。现在进入最为精彩的环节，就是如何复原2000多年前的汉锦织造工艺，即“汉机织汉锦”。
在讲汉锦织造之前，首先来看看大的历史背景。汉代是中国历史上一个繁荣时期，政治、经济、文化等频繁交流促进社会生产力的发展。丝绸已不再是上层社会的专属，逐渐普及到民间，在人们生活中所占的比重也不断增加，正所谓“一女不织或受之寒”。
汉代的丝绸生产主要集中在北方的黄河中下游地区和四川地区，从业态来讲应该有国营和民营两种。自汉高祖起，就在未央宫设立织室，也就是在皇宫里面、皇帝眼皮子底下生产皇家所需要的丝绸。汉阳陵曾出土“织室令印”，也反映织室在皇室的存在。当时织室内的织工大多是罪臣或俘虏的家眷女奴，刘邦有一个妃子叫薄姬，就是他在织室里邂逅的织女，后来这位薄姬成为汉文帝的母亲。织室的生产规模有限，虽然后来扩大为东西织室，但是估计产量不会很大，据史料记载，东西织室织造出来的丝绸主要用于祭祀宗庙的皇家礼服的制作。
汉代皇室还在当时重要丝绸产区临淄设立专为皇室服务的服官，服官是汉时专门监督和管理皇室织物与服饰生产的官员，临淄的服官主要职责就是为皇室提供春、夏和冬三季的服装，所以临淄的服官被称为“三服官”。元帝时，三服官的规模相当大，工匠有几千人，每年耗费资金巨大。
此时，四川地区也是成为丝织业的中心。秦迁山东六国豪强至蜀，其中不少人是工商业奴隶主和奴隶工匠，带来中原地区先进的文化与技术，到两汉时期，四川的蚕桑丝织业更为兴盛，四川的丝织中心在成都，成都设有掌管织锦生产的锦官，成都有专门用来濯锦的锦江，还有产业云集的锦里。当时成都生产的织锦叫蜀锦，发展势头迅猛，由此，蜀锦生产成为东汉末年蜀、魏、吴三国争战时蜀国的经济支柱，诸葛亮云：“今民贫国虚，决敌之资，唯仰锦耳”。
欲织汉锦，需有汉机。在前两文中，我们讲到7000年前的原始腰机，也讲到经过机构改革的汉代踏板织机，但是这些织机显然无法织造出像长葆子孙锦这样的高档丝绸。既然考古学家在丝路沿途发现数量如此众多、纹样如此丰富的汉锦，那么在汉代，一定有一种不为今人所知的特殊织机承担着织造汉锦的重任。此时，一个堪称“天赐良机”的考古发现穿越2000年，来到我们面前。
2012年7月，成都地铁三号线施工时，在一个叫老官山的地方发现一群西汉时期的古墓葬，墓葬年代大约在汉景帝和汉武帝时期。大家知道，汉代流行厚葬，汉墓历来是盗墓贼最为青睐的对象，正所谓“十墓九空”。为什么汉朝流行厚葬呢？这是因为那时候科举制度还不是非常成熟，也就是说当时还没有像高考这样公开公平公正的人才选拔制度。那么朝廷选拔人才的主要依据是什么呢？就是看这个人是否孝顺是否廉洁，这就是汉代的人才选拔机制“举孝廉”。在这种制度的驱使下，人们为了表明自己的孝心，一定会倾其所有厚葬死去的长辈。
非常幸运的是，成都老官山汉墓逃过盗墓贼的打扰，安然穿越到当下，等待它们的是成都考古研究所的科学系统的考古发掘。由于未经盗掘，成都老官山汉墓就像一个封存2000多年的时间胶囊，给当下带来巨大惊喜，这个考古发掘项目因此荣获2013年度十大考古新发现。
成都老官山汉墓（复原）
这个墓葬群出土的文物非常完整，数量也很巨大，包括600多件漆器陶器、铁器和青铜器、900多支医学竹简，其中也许就有神医扁鹊的医书，这些文物都很珍贵很重要，但是最让我们激动的是其中2号墓出土的4台织机模型。
这4台织机应该是陪葬用的明器，但是还是比较写实的，在经轴上还能看到排布好的丝线，有些丝线还有鲜艳的红色，经过分析检测，这种鲜艳的红色是用朱砂染成的。与4台织机模型伴出的还有15个彩绘木俑，其中4个男性，其余都是女性。显然这是一个西汉年间的织锦作坊实景模拟，这个作坊里有4台织机，那4位男性应该是织机操作工，这是因为织锦也是一个体力活，直到现在的成都地区，蜀锦的织造依旧还是由男人来完成。其余11位女性都是做织锦所需的辅助工作，例如整理经线、准备纬线之类的。
成都老官山汉墓织机（出土时状况）
这个发现实在太重要了，也许可以破解2000多年前丝绸之路沿途大量汉锦的生产织造之谜，于是国家文物局组织考古、文物保护、纺织科技史方面的领域专家，共同对这个考古发现进行多学科交叉的研究。其中，荆州文保中心对零散的织机构件逐一进行脱水保护，然后像搭积木一样，将这些零散的构件复原组装成一台完整的织机模型。
成都老官山汉墓织机（复原）
如果说，老官山汉墓织机是一台高科技电脑，那么织机模型的复原只是做到电脑硬件的恢复，最为关键的应该还有与硬件相匹配的操作系统和软件。
我们常说的“神机妙算”最是贴切，“神机”是指织机本身，偏重于硬件，“妙算”是指与织机配套的程序，偏重于软件，只有两者完美结合，才能够利用织机进行汉锦的批量生产，正可谓“灵机一动”，华美的锦缎就会源源不断地生产出来。
中国丝绸博物馆利用自身在纺织科技史领域的研究优势，开始走上操作系统和软件复原的艰难征途，这是一项极富挑战也很有成就感的研究工作。在成都考古所和荆州文保中心的大力支持下，中国丝绸博物馆全面获取硬件相关资料和信息，然后与中科院自然科学史研究所合作，历经2年最终成功复原这4台织机的操作系统。研究成果于2015年荣登著名期刊《古物》的封面文章，在全世界范围内引发众多关注。
研究成果荣登《古物》封面文章
这是一个堪称“天赐良机”的重大考古发现，填补了世界纺织科技史的空白。成都老官山汉墓织机是中国目前发现的唯一具有明确纪年的完整汉代织机模型，也是世界上最早的提花织机，早在2000多年前，当两河流域的人还穿着毛布，南亚次大陆的印度人穿着棉布，埃及人穿着麻布的时候，中国人已经能够利用这种织机及其特定的操作系统，批量生产绚烂如云霞的五色云锦，激发并满足外部世界对中国生产的华美丝绸的渴望，丝绸由此成为开通丝绸之路的原动力。
既然已经掌握汉代织机及其工作原理，那么用汉机织汉锦就是水到渠成。在选择复制对象时，一件具有传奇色彩的汉锦进入我们的视野，那就是收藏于新疆博物馆的“五星出东方利中国”织锦护膊。
这是一件国宝级文物，被列入首批禁止出国出境展览的文物清单。据参加1995年中日联合尼雅学术考察队的齐东方教授所言，当他们打开尼雅8号墓时，这件织锦就像就像一道蓝光惊艳了在场的所有人！这件文物出土时绑在墓主人的胳膊上，仿佛一个袖章彰显着墓主的尊贵身份。
护膊出土于尼雅8号墓
这件文物体量并不大，但是堪称20世纪中国最伟大的考古发现之一。它色彩鲜艳，完好无损，最重要的是从左向右织出的8个汉字——五星出东方利中国，这是我们目前所知经线密度最大的、织造难度最大的汉锦。
护膊
“五星出东方利中国”织锦护膊是从一个整幅的汉锦面料中裁剪出来的，文字和图案并不完整。在其他类似丝绸残片的帮助下，像拼图一样，最终将这匹汉锦进行完整的文字和图案复原，复原的效果的确很震撼——画面左右对称，五色绚烂，云气绕缭，云中奔腾着白虎、麒麟、鸾鸟、凤凰，堪称汉锦之最。
最令人称奇的是从右到左以汉隶织出的20个字，“五星出东方利中国诛南羌四夷服单于降与天无极”，也许记录的是一件军国大事，大战在即，天佑中华，四海来服，江山永固。同样的记载也曾经出现在《史记》中：“五星分天之中，积于东方，中国利”。
纹样复原图
五星锦属于国家一级文物，要想复制需要得到国家文物局的批准。2016年，经过严格审批，国家文物局批准中国丝绸博物馆可以正式开始利用汉代织机原理复原“五星出东方”汉锦，也就是开启“汉机织汉锦”的漫漫征途。
整个复制历时三年多，中国丝绸博物馆首先按照成都老官山汉墓织机模型按照6：1的比例打造可以实际操作的原大织机，同时派出团队赴新疆博物馆对文物原件进行科学详实的技术分析，其中包括丝线的粗细、经纬密度的大小、组织结构的详细分析、五种颜色的准确记录等，尽最大可能将2000年前的信息提取出来，对当下的复制提供最靠谱的依据。
经过对原件的详细分析，我们可以知道五星锦采用五种色彩的丝线织出，完整幅宽大约在48厘米左右，幅面上一共有10470根丝线，纬向循环有84根纬线，这就意味着在幅面宽度上的每厘米要排布220根经线，这是目前发现的经线密度最大的织锦，经线密度大就意味着织造难度大，当然织锦就更加高档。
最重要的是，通过分析可以知道，在工艺上，五星锦采用1:4平纹经重组织，这就意味着我们目前看到的织物，每根颜色的丝线下面都压着另外四种颜色的丝线。当然，这些丝线的呈现规律都是事先设计好的，并不是随机排布的。
如果采用一种简单的数学模型对这10470根经线进行标记，就可以将之分成两种状态，出现在最上层的彩色丝线标记为1，压在下层的其他四种彩色丝线的状态均标记为0，10470根丝线穿过84片综片，在就二进制的语境下形成一个拥有900多万交织点的矩阵，这是这个预先设定的交织矩阵，构成五星锦的提花程序。如果换成当下IT行业的说法，完成此项工作的就是“程序猿”。
既然有了程序，接下来就是费时费心的前期装造工作，就相当于现在的电脑工程师，将一些操作软件安装到新买的电脑中。10470根经线，要按照预先的设计，分别穿过各自规定的84片综片，确保900多万个交织点准确无误，如果我们要用两个成语来形容，那就是一丝不苟，丝丝入扣，否则织造出来的丝绸就会有瑕疵。
如果说织机是硬件，提花程序是软件，那么完美地将之组合成一套当时世界上最为先进的提花技术体系。程序员根据设计编制提花程序，然后电脑工程师将程序安装到织机上去，只要开动这样的织机，就像一键式开启电脑一样，操作员只要按照步骤进行操作，就可以源源不断地生产出华美丝绸。
可以说，这套系统是独步天下的，依靠这套生产体系，丝绸生产实现标准化、批量化和产业化，这样中国才有能力为丝绸之路西端的市场提供优质货源，使丝绸真正成为开启丝绸之路的原动力。
《国家宝藏第二季》第六期来到新疆博物馆，其中最后一件重量级国宝就是“五星出东方利中国”织锦护膊，中国丝绸博物馆“汉机织汉锦”团队作为五星锦的今生故事讲述人，让更多的观众了解到，2000多年前的中国发明世界最早的提花织机，凭借独步天下的织造技术，生产出华美异常的五色汉锦，并沿着丝绸之路向外传播，以一种柔美的力量征服着世界，对世界文明做出重要贡献。这就是丝绸的魅力！
“汉机织汉锦”团队亮相《国家宝藏》
传奇仍在继续！自汉代发明最早的提花机后，这种先进的提花技术就和华美的中国丝绸一起，通过丝绸之路向世界各地传播，并与当地的纺织技术发生深刻交流，逐步形成自己的特色。
织锦及其织造技术一直都代表着丝绸生产的最高水平，但是随着花纹的日趋繁复，手工提花机的效率就日渐低下。为了改变这种状况，法国人做出持续不断的努力，直至在法国里昂，提花机发生了一次翻天覆地的大变革，那就是自动提花机的发明。
此时工业革命已经在英国发端，并迅速席卷整个欧洲，法国统治阶层想通过鼓励创新发明的方式，带动经济发展与其英国抗衡。提花机及其提花技术沿着丝绸之路辗转来到法国之后，法国人一直想提高效率，进行多次机构改进，直至一位传奇人物的出现，自动提花机才最后定型。
这位传奇人物就是约瑟夫·玛丽·贾卡（JosephMarie Jacquard）。1752年，贾卡在法国里昂出生，父亲是个纺织工人，家里有个丝绸作坊，所以贾卡自小就在自家作坊里干活，干的就是手工提花的活，他不堪其苦，急于改变现状。从贾卡的肖像画中可以看到，他身后的玻璃都是破的，说明他出生苦寒。
贾卡
贾卡对提花织机的机构和原理非常熟悉。贾卡发现，无论花纹是简单还是复杂，无非是有规律的经纬交错，在织造过程中，所有的经线和纬线无非就是提起或者原位两种状态，可以标记为0和1。因此他将一系列打好孔的卡片，每张卡片上都有一个独特的已打好孔的阵列，每一个孔的位置都对应一个钩子，钩子可以伸进孔里提起经线，如果钩子对应的地方没有打孔，钩子就伸不进去，经线也就无法提起来。每织一纬，翻过一块卡片。卡片可以排列组合，从而形成不同的花纹，大大提高提花效率。
打孔卡片
1801年，在巴黎工业展览会上，贾卡的提花机获青铜奖。1805年，拿破仑皇帝和约瑟芬皇后巡视里昂，对贾卡的提花机赞赏有加，并促其推广给所有织工使用。作为回报，贾卡获3000法郎的终身养老金，并允许他此后6年间，从每台卖出的提花机里提取50法郎的专利费，仅仅几年，在欧洲就销售10000余台。
靠着贾卡发明的新式提花机，法国在纺织业上强势崛起，1819年，贾卡被授予荣誉十字勋章，为纪念他对纺织工业所作的革命性贡献，提花机从此也被称为贾卡提花机，并沿用至今。
从现代计算机科学的角度去看，贾卡提花机所使用的有规律的开孔/闭孔的方式，实质是用机器能够识别的方式，实现对提花程序的二进制存储，有孔的地方为1，无孔的地方为0，检测有无孔洞可以用机械触点或者光电。
受此启发，1886年，美国统计学家霍尔瑞斯开始利用穿孔卡片，开发用于人口普查的制表系统，并用于1890年美国人口普查。卡片上打出一系列的小孔，代表每一个家庭的每一位公民，不同的孔代表不同的信息，例如性别、年龄、籍贯等等，大幅提高人口普查的工作效率，可以把统计数据制成表格。
他所创办的制表机器公司即为IBM公司的前身。在穿孔卡片制表系统的基础上，IBM开发出穿孔卡片式计算机，迅速占领美国市场，奠定它在计算机领域的霸主地位。
即使现在卡片式计算机早已停用，电子计算机取而代之，但信息运算和存储的原理，仍沿用贾卡提花机，而贾卡提花机的源头就在于中国汉代提花机。难以想象，计算机和提花机竟然血脉相通！纵横交错的经纬为人类编织出通往信息控制的道路。因此我们可以自豪地说，中国古代发明的提花机对世界近代电子信息科技史的发展影响巨大。
至此，我们已经从汉代楼兰古城出土的一件小小的长葆子孙锦出发，讲述了一个传奇故事。这个故事信息量很大，不仅包括丝绸之路的大历史背景，也包括这类堪称奢侈品的汉锦的艺术特色、织造工艺以及我们目前所做的科学复原工作，同时阐释中国最早的提花机对世界文明的贡献，不仅仅局限于生产出华美丝绸将世界装扮成一片锦绣，更加重要的是这种古老的东方智慧启迪着现代的计算机科学，实在令人称奇！
资料来源：周旸，《百家讲坛》镇馆之宝（第四季）第27集，汉机织汉锦