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開始于18世紀中葉英國的工業革命，因其在世界歷史上具有頭等的重要性，故被視為人類歷史的分水嶺。按照比較普遍的看法，工業革命主要是指用機器代替人工進行生產，從而造成生產方式的變革。而機器之普遍用于生產，又首先出現于紡織業。因此之故，作為工業革命完成階段見證人的馬克思，對工業革命的過程作出了如下總結：“棉、毛、麻、絲等的紡織業”，是“最早依靠水力、蒸汽和機器而發生革命的工業部門”，是“現代生產方式的最初產物”（《馬克思恩格斯全集》第23卷，第330、408頁）。

據一般的看法，英國工業革命以水力紡紗機的發明和使用為開端。雖然托馬斯·隆柏于1719年在德比建立了英國歷史上第一個水力繰絲廠，但是在18世紀60年代以前，英國還未運用水力紡紗。直到1769年，具有實用價值的阿克萊水力紡紗機方定型并推廣，嗣后克隆普頓又將阿克萊水力紡紗機與哈格里夫斯發明的“珍妮”紡紗機加以改進并結合，于1779年發明出更優良的改良水力紡紗機――“騾機”。自此以后，英國紡織業便在大機器生產的道路上一路發展，成為工業革命的領頭工業部門。因此阿克萊水力紡紗機的發明，通常被認為是英國工業革命開始的標志。

但是出乎一般人意料之外的是，水力紡紗機的發明與最早使用并不是在18世紀中期的英國，而是在此前四個世紀的元代中國。在王禎《農書》中有翔實的紀載。王禎把這種水力紡紗機稱為“水轉大紡車”，詳細地介紹了其結構、性能以及當時的使用情況，并且附上了這種機器的簡要圖樣，從而以確鑿不移的證據，證實了世界上最早的水力紡紗機的存在。

王禎《農書》中的水轉大紡車插圖

從王禎的記述來看，這種水轉大紡車已經是一種相當完備的機器。它已具備了馬克思所說的“發達的機器”所必備的三個部分――發動機、傳動機構和工具機。其發動機（今日學界也稱之為動力機、原動機）為水輪。

王禎說水轉大紡車的水輪“與水轉碾磨工法俱同”，而中國的水轉碾磨在元代之前已有上千年的發展歷史，從工藝上來說是相當成熟了。水轉大紡車的傳動機構由兩個部分組成，一是傳動錠子，二是傳動紗框，用來完成加捻和卷繞紗條的工作。工作機與發動機之間的傳動，則由導輪與皮弦等組成。按照一定的比例安裝并使用這些部件，可做到“弦隨輪轉，眾機皆動，上下相應，緩急相宜”。

工具機即加捻卷繞機構，由車架、錠子、導紗棒和紗框等構成。為了使各紗條在加捻卷繞過程中不致相互糾纏，在車架前面還裝置了32枚小鐵叉，用以“分勒績條”，同時還可使紗條成型良好，作用與繰車上的橫動導絲桿相同。

這里要指出的是，水轉大紡車的工具機所達到的工藝技術水平，即使是用18世紀后期英國工業革命時代紡紗機器中的工具機為尺度來衡量，也是非常卓越的。例如著名的“珍妮”紡紗機最初僅擁有8個紗錠，后來才增至12一18個紗錠；而大紡車卻擁有32個紗錠。“珍妮”機僅可靠人力驅動，而大紡車卻可以水力、畜力或人力為動力。由于水轉大紡車確實已達到很高水平，因此它的工作性能頗佳，工作效率甚高。

早期珍妮紡紗機

圖片來源：李斌、李強、楊小明：《中英水力紡紗機形制的比較研究》，《絲綢》2011年第7期，以下兩圖皆是。

改進后的珍妮紡紗機

阿克萊水力紡紗機

更加值得重視的是，和許多古代的偉大發明的存在情況不一樣，水轉大紡車已經不只是偉大發明家的天才構想和設計，而是已被廣泛用于生產實踐之中。這個事實意義之重大，并不遜于發明本身。

關于水轉大紡車使用情況的記載，主要仍見于王禎《農書》。該書說：“中原麻苧之鄉，凡臨流處所多置之 ”。由于水轉大紡車工效高，因此往往多戶人家合用一車：“或眾家績多，乃集于車下，秤績分纑，不勞可畢”。可見，在14世紀初期的中原的某些沿河地區，水轉大紡車的運用已頗為普遍。

在中原以外的地區有沒有采用水力紡紗機的情況？我在元人揭傒斯的《蜀堰記》中，發現了一則史料，表明在14世紀中葉，某種形式的水力紡紗機曾運用于四川成都平原上。據該文，順帝至元元年（1341年）重修都江堰，效果很好，修堰之前，“常歲或水之用僅數月，堰輒壞。今雖緣渠所置碓磴紡績之處以千萬數，四時流轉而無窮”。

從這段文字里，我們可以清楚地看出：第一，都江堰“緣渠所置”的“碓磴紡績之處”，應當就是借助水力推動的碓磴和紡車。此處的“碓磴”是指水碓，自無問題，但“紡績之處”是否指水力紡車，可能有人會感到懷疑。但所謂績麻，就是現今的合股加捻。自秦漢至清末，中國所使用的主要績麻方法是“紡紗法”，所用工具為紡車，基本上以人力為動力，但亦有用水力推動者。所以揭傒斯文中談到的“紡績”，即紡麻紗。

這里的紡麻紗機沿都江堰而置，自當為水力紡紗機無疑；第二，“緣渠所置碓磴紡績之處以千萬計”，說明這里的水轉碓磴與水轉紡車不僅數量眾多，而且十分集中；第三，“四時流轉無窮”，亦即這些碓磴與紡車依靠水力推動，常年運轉，四季不停。由此可見，在14世紀前半期的成都平原上，水力紡紗機的使用已十分普遍。

由于文字過簡，揭傒斯文未詳言此時都江堰一帶使用的是何種水力紗績機械，但是我認為這里的水力紡績機，應當就是一種類似水轉大紡車的紡紗機。

首先，揭傒斯所記述的情況，距王禎《農書》成書已近三十年。而中原地區使用水轉大紡車，從王禎《農書》中所記載的運用的普遍程度來判斷，其發明肯定還在《農書》成書之前很久。也就是說，對于都江堰一帶的紡紗業者來說，中原使用的水轉大紡車早已不是什么技術秘密。

其次，即使中原的水轉大紡車先前沒有傳入成都平原，到王禎《農書》刊出后，他們也完全可以據此制作水力紡紗機。作為一個重視民生的偉大科技專家，王禎看到了水轉大紡車的重大經濟意義，因此特圖其制度，欲使地方之民視其機括關鍵，仿效成就，可為普利”，畫圖中土規模在，更欲他方共得傳”。由于大紡車的基本構造在王禎《農書》中已有圖文并茂的記述，因此只要具有一定經驗的木匠，即可“依樣畫葫蘆”，造出一部類似的大紡車來。因此之故，元代后期都江堰下游緣渠所置的數量眾多的水力紡績機，應即王禎《農書》所載的水轉大紡車或其相似物。

揭傒斯文以一個具有確切的時間與地點的實例，證實了元代水力紡紗機的使用并不僅限于中原麻苧之鄉。不僅如此，此記載還表明都江堰一帶水力紡紗機的使用達到令人驚異的程度。

王禎《農書》雖然談了中原麻苧之鄉使用水轉大紡車，但惜乎所言過簡，不能使我們得知當時中原地區水轉大紡車的具體使用地點，以及在一個地區內的機器數量、使用率等。從這種大紡車的工作效率、中原的水利條件和當時中原麻苧生產的一般情況來推測，我們推測這種紡紗機在一個地區內的數量不會很多，一年中實際使用的時間也十分有限。與此相對照，在成都平原的都江堰一帶，水力紡紗機不但分布集中，而且一年四季運轉不息。因此，從某種意義上可以這樣說，元代后期的都江堰一帶，乃是當時中國使用水力紡紗機最集中和最充分的地區，因而也是世界上第一個在紡紗業中建立起水力推動的機器生產體制的地區。

如前所述，阿克萊水力紡紗機的發明是世界歷史上的重大事件，也是18世紀英國技術進步的重大成果。但是在這種水力紡紗機與4個世紀之前中國的水轉大紡車之間，是否有某種關聯呢？這是一個饒有興趣的問題。

伊懋可（Mark Elvin）把王禎《農書》中的水轉大紡車和18世紀后期及19世紀初期英國工業革命中的亞麻紡紗機作了對比之后，發現二者在結構上“驚人地相似”。因此他認為后者可能就是前者經印度傳入英國后略加改良的產物。雖然他未提供證據，但是其推測卻是十分可能的。據說，阿克萊是在德比研究了當時的水力捻絲機后受到了啟發，才設計出其水力紡紗機來的。當時英國的水力捻絲機是意大利捻絲機的仿制品，而意大利捻絲機，又是在元代時期由從中國傳入：“因為我們發現，從那以后不久，在意大利的盧卡等城市，繰絲廠使用的機器酷似中國的［機器］。由此推測，是那時到東方旅游的某個或某些歐洲商人把設計圖樣裝在鞍囊中帶回國的。”（羅伯特?坦普爾：《中國：發明與發現的國度――中國科學技術史精華》）而在元代中國，唯一可知的水力捻絲機恰恰就是水轉大紡車。由此而言，阿克萊紡紗機與水轉大紡車之間，應當具有某種關系。

另一說則更為直接：阿克萊之領悟紡紗機的原理，是由于他“聽到一個水手敘述中國人所用的機器”（保爾·芒圖：《十八世紀產業革命》）。18世紀中期以前中國唯一所知道的水力紡紗機只有水轉大紡車，因此阿克萊聽說的中國機器應當就是水轉大紡車。不論如何，阿克萊水力紡紗機與王禎《農書》中的水轉大紡車，應當是有一定淵源關系的。倘若把這種淵源關系放在近代早期歐洲與中國之間的技術交流的背景下來看，是十分清晰的。

狄德羅《百科全書》收錄的17世紀晚期和18世紀早期歐洲紡紗機示意圖

圖片來自：Mark Elvin,The Pattern of the Chinese Past,Stanford University Press,1973.

在近代早期的歐洲，曾有一個主要是通過傳教士把中國的工藝技術知識介紹到歐洲的浪潮。在這些知識中，紡織技術占有重要的地位。18世紀在華耶穌會士對中國的紡織技術進行了相當廣泛的調查，繪制了大量織機圖，寄回法國（現仍保存在巴黎國立圖書館）。這些紡織機具圖種類繁多，是迄今為止最為詳細的織機圖譜。此外，還介紹了從經緯線的準備，到拔更、放更、扳更、穿箱、續更、刮綢，直至成衣的各個工序的生產操作情況。有關技術資料的來源，除了實際調查之外，傳教士們也廣泛地利用了中國已刊出的科技著作。

在其中，明末身居相位的基督徒徐光啟的科技著作（特別是《農政全書》），更是他們注意的對象。1735年出版的杜赫德的《中華帝國通志》，詳細談到了養蠶與絲織業技術。從此書刊載的養蠶、繅絲和織機插圖看，顯然采用了《農政全書》卷31-34蠶桑及卷35-36“蠶桑廣類”的內容。元代水轉大紡車的有關圖文，幾乎原封不動地保存在《農政全書》中。

因此水轉大紡車在18世紀中葉以前，已通過傳教士介紹到西歐，應是無可置疑的。不僅如此，即使我們目前還未有確切的證據證實阿克萊水力紡紗機與元代水轉大紡車之間具有直接承繼關系，我們也可以從李約瑟等人的研究中，看到中國關于水力機械和紡紗機械的知識，確實對近代早期西歐的紡織機器的改進（包括阿克萊水力紡紗機的發明）起到了重大作用。

這些技術知識介紹到歐洲后，對于紡織工具改良起到了重要的參考作用。因此即使阿克萊水力紡紗機并未直接摹仿水轉大紡車，它也會從對上述介紹中受惠非淺。在此意義上我們可以說，以王禎《農書》中的水轉大紡車為代表的中國紡織機械技術知識之西傳，對于以阿克萊水力紡紗機為代表的歐洲近代機器的產生，確實具有重要的促進作用。

阿克萊水力紡紗機的出現代表了近代大工業時代的開端。而王禎《農書》中的水轉大紡車后來卻未能起到重要作用，二者形成鮮明的對比。伊懋可評論水轉大紡車時說：“雖然這種機器還不是非常有效，但如沿其所代表的方向進一步發展的話，那么中古時代的中國很可能會比西方早四百多年就出現一場紡織品生產上的真正的工業革命”。然而，這場看上似乎有可能會發生的工業革命并沒有發生。不僅如此，連水力紡紗機本身，也像一現的曇花，失去了蹤影。又要再等待四個世紀之久，它才又以新的面目重新出現于英國，并引起一場改變人類歷史的偉大革命。

然而，把人類歷史作為一個整體來看，我們也不必為水力紡紗機在中國的坎坷命運而感到過分惋惜。在人類歷史上，一種偉大的發明出現于某一個地方，但是經過漫長時間后，在另一個地方才得到廣泛運用，并取得輝煌的成就，這是十分正常的。

從技術上來說，開始于18世紀中期的英國工業革命，所依靠的技術成果絕非英國自身的發明，而是此前歐亞許多地區技術成就的匯集。從構成英國工業革命賴以發生的技術基礎的各關鍵技術的來源來看，不僅歐洲大陸，而且就是像中國這樣遙遠的國家，從技術上都對英國工業革命作出過直接或者間接的貢獻。中國水力紡織機器通過各種不同的渠道與方式，輾轉傳到英國，促進了以阿克萊水力紡紗機為代表的紡紗機的變革，從而對工業革命的出現與發展也作出了積極的貢獻。

因此從世界史的角度出發來看，水力紡紗機不論在中國遭遇了什么樣的命運，但是最后它仍然對人類命運起了重大作用，因此其發明確實具有非常偉大的意義。由此而言，不管后來的成敗利鈍如何，作為在人類歷史上的首次出現的水力紡紗機，元代的水轉大紡車理應得到高度的評價。發明出這種水轉大紡車的元代中國無名工匠，也完全有資格與阿克萊、哈格里夫斯和克隆普頓等人一樣名垂青史，受到世人永遠的敬仰。