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秦汉时代科学技术成就

时间:2022-02-19 百科知识 版权反馈
【摘要】:牛耕技术的发展及推广是秦汉时期的农业科技发展的一重要特征。由此可见其规模之大。
秦汉时代科学技术成就_丝路之光创新

第三节 秦汉时代科学技术成就

秦汉时期,除了科学思想的形成,在科技实践方面也取得了较大的成就。冶铸、漆器、造纸、纺织、建筑、船舶制造等生产技术日趋成熟,已经确定了后世发展的模式和道路。

一、农业技术、水利

秦汉时期,由于农业环境的优化、生产关系的调整、重农政策的实行和商品经济的刺激,农业生产迅速发展,呈现出前所未有的局面。耕地面积的扩大、农业科技的进步、农副产品的丰富及主要农业区的形成,是秦汉农业高速发展的重要标志。秦汉农业的发展,促进了秦汉社会经济的繁荣,奠定了中国传统农业全面发展的基础,对后世中外农业产生了深远的影响。

1.耕作技术与新型农具

秦汉时期基本形成了以精耕细作为主要特征的传统农业技术体系。以北方黄河流域中下游地区为中心,围绕着解决干旱问题逐渐形成了包括耕作栽培、施肥改土、选种育种等环节在内的整套的旱地农业技术体系,“秦汉时代农业科技比先秦时代有了显著提高,中国北方旱作农业精耕细作的技术体系,已经逐步趋于成熟”[37]。典型如西汉的代田法和东汉时的区田法。而与之同时,在大一统的格局下,随着南北两地农业科技文化交流的进一步密切,南方稻作农业技术水平也有了显著提高,并呈现出了较快的发展趋势,这为南北农业技术水平的逐渐拉齐奠定了初步基础。牛耕技术的发展及推广是秦汉时期的农业科技发展的一重要特征。

“二牛三人”的耦犁法,即二牛挽一犁,由三人操作,分别牵牛、按辕、扶犁,这一技术是汉武帝晚年任用赵过推广的。随着生产实践和经验积累,至迟到西汉末年,已经发展为一人一牛犁耕法,这得力于双辕犁的使用和犁铧形式改进的结果。这一时期的V形犁的铁刃加宽,头部的角度逐渐缩小,较前轻便坚固,不但起土省力,而且又利于深耕。陕西绥德东汉画像石上的牛耕图,就是这种犁耕法的生动图像。从犁架的结构看,犁辕、犁梢、犁底、犁衡到犁箭等畜力犁的主体构建,东汉时期均已具备。犁壁是一种同犁铧连成一体的重要装置,能起到翻土碎土作用,达到起垄作亩的目的,从陕西出土的汉代犁壁看,有向一侧翻土的菱形壁、板瓦形壁,有向两侧翻土的马鞍形壁,说明了犁壁的设计和使用已经达到相当的水平。

汉代农具的种类也趋于完备,从整地、播种、中耕除草、灌溉、收获脱粒到农产品加工的石制、铁制或木制的机械有30多种,其中不少是当时新出现的新型农具,对提高劳动生产率具有重要的意义。

耧车是经过赵过推广的一种重要的新农具。据东汉崔寔《政论》说:“其法三犁共一牛,一人将之,下种挽耧,皆取备焉。日种一顷,至今三辅尤赖其利。”这里“三犁”实际上是指三个耧脚。山西平陆枣园西汉晚期墓室壁画上有一人在挽耧下种,其耧正是三角耧。播种时,一牛牵耧,一人扶犁,种子盛在耧斗中,耧斗同空心的耧脚,且行且摇,种乃自下。它能同时完成开沟、下种、覆土三道工序,一次能播种三行,而且行距一致,下种均匀,大大提高了播种效率和质量。据《齐民要术》记载,东汉时,耧车传到敦煌,使用后“所省佣力过半,得谷加五”,即劳动力节省了一半多,产量增加了五成。

这一时期的新型农具还有风车。1973年河南济源县西汉晚期墓葬中出土有陶风扇车明器,这说明至迟在西汉晚期,已经发明了风车这样一种工具,它能够在谷物脱粒后,清理籽粒、分出糠粃。人们在长期的生产中发现,籽粒重则沉,糠粃轻则扬,于是把叶片转动生风与生产经验巧妙地结合起来,应用于一个机械之中,这确是一种新颖的创造。

2.畜牧业和养殖业

秦汉时期对动物的饲养相当重视,相畜技术、配种技术、饲养技术和兽医技术亦有明显发展。相畜技术是应畜牧业发展的需要而出现的,其目的在于对牲畜进行有效的鉴别。秦汉时期,曾出现过一些以善于“相马”、“相牛”、“相猪”而著称的专家。与之有关的家畜外形学知识,即“相畜”已有专门著作出现,《汉书·艺文志》记载有“《相六畜》三十八卷”。通过《齐民要术》保留下来的汉代《相马经》,已经认识到马体各部位之间的相互关系和内外联系,还科学地指出相马的关键和一些关于马的外形学的知识和理论。东汉名将马援,曾在西北养马多年,他继承前人的成果,结合自己养马以及军事实践的丰富经验,大约在公元45年,铸一尊铜马立于洛阳宫中。铜马式样等于马匹外形学研究上的良马标准模型。这类相马金属模型,在欧洲18世纪才有所闻。有人认为1969年甘肃武威雷台东汉墓出土的铜奔马(即著名的“马踏飞燕”),很有可能就是上述的良马模型之一。当时良马等级中有“袭乌”一级,形容马快得可以追上疾飞的“乌鸦”。

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图29 马踏飞燕玉雕

选择和推广优良牧种是发展畜牧业的重要手段。秦王朝在边郡设立牧师苑,为以后历代王朝建立大规模养马场的先声。两汉时期,由于军事和交通的需要,对马匹的繁衍尤为重视。汉景帝二年(前155)在西北边郡大型马苑达33所,养马30万匹。三万多养马人,有很多是西北边郡富有养马经验的少数民族。随着丝绸之路的开通,从西域大量引进大宛马(即所谓天马)和乌孙马(所谓西极马),并在西北的陕甘等地广建牧苑,进行大规模的马匹改良选育工作。《汉旧仪》载:“太仆牧师诸苑三十六所,分布北边、西边,以郎为苑监,官奴婢三万人,分养马三十万头,择取教习,给六厩。牛羊无数,以给牺牲。”由此可见其规模之大。同时,伴随着商业流通,驴、骡、骆驼开始从长城外路大量输入。

对牛、羊、猪等家畜家禽的选种也比较重视。为了推广优良牧种,促进畜牧业的发展,普遍采用了给马牛羊犬猪实行阉割去势的技术。当时已经认识了各种牲畜的特性,并能“惕其好恶,顺其寒温,量其劳逸,慎其饥渴”,按照它们的特性进行饲养。由于牲畜所需要的营养大部分须从以牧草为主的植物中获取,故这一时期比较注重对草场的更新与保护。除重视天然草场外,西汉时还从西域引进苜蓿等优质饲草,大大提高了马、牛等牲畜的饲养水平。随着畜牧业的发展,兽医技术也有了进步。秦代对马、牛、羊、犬、鸡的饲养、管理、繁育和疾病防治都有明确的奖惩法规。汉代有马医,也有牛医。《流沙坠简》和《居延汉简》中就保存着几十篇给牛马治病的医方。卜式总结了畜群传染病和防治经验,提出了隔离防治的方法。同时,为马制造了蹄铁,发明了装蹄和削蹄技术,提高了马匹的效能。

3.水利

汉武帝非常重视水利灌溉,他曾说:“农,天下之本也。泉流灌浸,所以育五谷也”,“通沟渎,畜陂泽,所以备旱也”(《汉书·沟洫志》)。在他统治时期,造成“用事者争言水利”的局面,两汉时期重要的水利工程大多是这时期修建的,规模之大,范围之广在中国历史上也是罕见的。水工技术和水利建设事业的全面发展,为农业的发展、尤其是为农业科技在纵深层次上的发展奠定了坚实的物质基础。

龙首渠与井渠法。元光年间(前134—前129),汉武帝发卒万人,开凿了一条引洛河水灌溉重泉(今陕西蒲城县东南40里)的一条大型渠道——龙首渠。渠道必须经过商颜山(今铁镰山),如果沿山脚明挖河渠容易发生塌方,民工们在工程实践中发明了“井渠法”,即开凿竖井,令“井下相通行水”(《史记·河渠书》),使龙首渠从地下穿过七里宽的商颜山。这一隧洞施工的技术在当时是一项创举。由于井渠可以减少井水的蒸发,井渠法很快就推广到了丝绸之路沿线的甘肃、新疆一带水分容易蒸发的干旱地区。至今在新疆农业生产中发挥重要作用的坎儿井,就是用的井渠法。

传统水工技术的基本成熟和农田水利建设事业的全面发展,改善了农业生产条件,成为促进农业生产技术进步的重要保障与动力。

4.园艺与栽培技术

在秦汉时,园艺方面有几项突出的发明创造。一是创造了蔬菜瓜果的温室栽培技术,这体现了人力控制自然、利用自然的能力。在黄河以北,冬季天寒地冻,作物不能生长,因此,要想在冬天吃到新鲜蔬菜瓜果,简直成了神话。然而当时人通过智慧和辛勤劳动,终于把神话变成了现实。传说秦始皇时,已在骊山山谷中冬季栽培喜温的瓜类,获得了成功。《盐铁论·散不足》描写了当时富人的生活享受有“冬葵温韭”,“温韭”就是经过温室培育的韭菜。《汉书·召信臣传》记载当时太官园中,冬天能种植“葱韮菜菇”,办法是“覆以屋庑,昼夜燃蕴火,待温气乃生”。这些是温室栽培技术的开端。

二是瓜蔬套作。《氾胜之书》记载说,在瓜田里可以间种薤或小豆,这种巧妙的种植方法是套作的雏形。套作法以后在蔬菜种植方面不断发展改进,并引用到大田作物中去。

三是嫁接法。《氾胜之书》种瓠法中讲到用十株瓠接在一起成一条蔓,蔓上只留三个果实,使十株根系共同滋养一条蔓上的三个果实,以求结出特别大的瓠来。这是当时人们的期望,实际上不可能结出特别大的瓠来,但它却是关于嫁接法的最早记载。

四是移植。汉武帝曾屡次令人把生长于热带或亚热带地方的果树,如荔枝、龙眼、橄榄、柑橘等移植到气候较寒冷的长安来,虽然“岁时多枯瘁”,但有一些还能成活,并能“稍茂”(《三辅黄图》)。自从汉使通西域后,也引进移植了许多瓜果蔬菜。据《汉书·西域传》记载,当时西域大宛一带和且末盛产葡萄,自从张骞出使西域时把葡萄带回中原后推广,很快成了深受广大人民喜爱的果品。张骞从西域带回的水果品种还有安石榴,《齐民要术·安石榴第四十一》:“陆机曰:‘张骞为汉使外国十八年,得涂林。涂林,安石榴也。’”汉初皇家囿园上林苑中还种有“出瀚海北耐寒不枯”的“瀚海梨”、“出昆仑山”的“西王枣”、“出西域”的“胡桃”(《西京杂记》)。蔬菜中有张骞等从西域带回的大蒜、胡荽之类,《齐民要术·种蒜第十九》:“《博物志》曰:张骞使西域,得大蒜、胡荽。”据记载,胡豆也是来自西域。来自西域的植物还有苜蓿,陆机《与弟书》中也记有此事。《汉书·西域传》说罽宾(今克什米尔一带)有苜蓿,张骞等使臣取回后,皇帝把它当做珍稀植物种于自己离宫别馆的花园里以供欣赏。《西京杂记》卷一说:“乐游苑自生玫瑰树,树下多苜蓿。苜蓿亦名‘怀风’,时人或谓之‘光风’。风在其间萧萧然,日照其花,有光采,故名苜蓿为‘怀风’。”苜蓿在西域本是一种生长茂盛,质地优良的饲草,它的引进、试种和推广是我国畜牧业发展史上的一个重大事件,它对加速繁育良种马匹,增强马、牛的体质和挽力都发挥了一定的作用。

这些植物的移植成功反映出当时育苗、起苗、护苗、装运以至种植、护养、防寒等一套操作技术已达到了较高的水平。

五是在东汉时已有了双季稻的栽培技术。杨孚《异物志》已有水稻“冬又熟,农者一岁再种”的记载。《四民月令》则有稻秧移栽的记录,这是水稻栽培技术上的一项突出进步。

二、生产工具、兵器的铁器化和冶铁技术的成熟

秦汉时期,铁器和冶铁技术在包括边缘的广大地区,得到了使用和传播。考古发现表明,西汉初年,铁农具和工具已经普遍取代了铜、骨、石、木器,在西汉中期以后,随着炒钢技术的发明,锻铁工具增多,铁兵器也逐步占了主要的地位,到东汉时期,主要兵器已全部为钢铁所制,从而完成了生产工具和兵器的铁器化进程。

从目前出土两汉时期的铁器来看,西汉中期以后至东汉,铁器的数量、种类急剧增加,说明钢铁生产在质和量两方面都有了重大的发展。这同当时社会生产的发展、国防的需要以及冶铁术的进步有密切的关系。汉武帝于公元前119年采取的由国家统一经营冶铁业的政策,全国设铁官49处,使人力、物力和财力比较集中统一,生产技术可以较快地在较大范围内得到推广和交流,对钢铁生产的发展起了积极的作用。据史料记载,当时矿冶手工业者达十多万人,冶铁、铸造作坊的规模很大,其面积达数万、数十万平方米,拥有炼炉十余座,表明了当时中国冶铁业的空前发展。

1.冶铁新技术

河南巩县铁生沟冶铁遗址,属于西汉中晚期,从开矿、冶炼到制出,整套成品都有机地结合在一起。冶铁作坊临近原料产地,这可以缩短运输距离,节约劳动力成本。矿石经过砸击、筛选得到大小均匀的矿块,再交付使用。已经发现的各式冶炼炉有18座,熔炉1座,还有配料池、铸造坑、淬火坑、藏铁坑等,这些表明,冶炼工序包括有选矿、配料、入炉、熔炼、出铁等工艺流程。

西汉时的炼铁竖炉已高达四米左右,并开始用煤炼铁,用石灰石等碱性熔剂造渣脱硫,把矿石预先破碎筛选使粒度均匀。炼铁炉的扩大,与鼓风技术改造有密切关系。山东滕县宏道院出土的东汉画像石中,有一方是描写冶铁过程的,上有鼓风机的图像,其中鼓风大皮囊上排列有四根吊杆,右方下部是个风管。铁生沟、古荥镇、河南南阳瓦房庄和河南鹤壁市的冶铁遗址,均有鼓风风管出土。其中古荥镇和瓦房庄发掘出的弯头朝下的陶胎风管下侧泥层已经烧琉,经实验测定,泥层烧琉温度为1250℃~1280℃。从鼓风动力而言,从人力鼓风发展到畜力鼓风,如“马排”、“牛排”等,接着更有利用水力鼓风——“水排”的创造。它是劳动者的出色发明。据记载,东汉初年,南阳太守杜诗就使用水排于鼓铸,结果“用力少,见功多,百姓便之”(《后汉书·杜诗传》)。

2.“炒”钢、百炼钢和铸铁脱碳钢技术

炒钢技术的发明与百炼钢工艺的日益成熟,是秦汉时期钢铁技术得到重大发展的又一标志。

西汉中晚期出现了利用生铁“炒”成熟铁或“炒”成含碳量不同的钢的炒钢新技术。即将生铁加热成半液体、半固体状态,再进行搅拌,利用空气或铁矿粉中的氧,进行脱碳,以获得熟铁或钢的新技术。铁生沟遗址中的低温炒钢炉就是为此目的设计的。这项新技术的发明,在炼钢史上是一项重大的技术突破。它使冶铁业能向社会提供大量廉价优质钢件,满足生产和战事的需要。在一定的条件下,能够有控制地把生铁“炒”到所需要的含碳量,然后加热锻打成质量较好的钢件,大大促进了百炼钢的发展,使之进入了成熟的阶段。1974年在山东苍山县出土的汉代(112年)“三十炼”环首钢刀,1978年在徐州砖室墓中发现的汉代(77年)钢剑,经鉴定都是以炒钢为原料,经多次反复加热折叠锻打而成的。这说明,东汉前期,炒钢以及以此为原料的百炼钢工艺已普遍推广应用了。东汉时期,铁兵器完全代替铜兵器,锻制农具和钢工具显著增多的情形,正与这项新技术的发明与推广有着密切的关系。

欧洲用炒钢法冶炼熟铁的技术在18世纪才开始出现,比中国要晚1900余年。

铸铁热处理技术在汉代也有很大发展,日臻成熟。在南阳瓦房庄汉代冶铸遗址所出土的9件铁农具,经检验有8件是黑心韧性铸铁,质量良好,有一些和现代黑心韧性铸铁已无大区别。北京大葆台西汉墓葬、南阳瓦房庄汉代冶铸遗址及河南渑池汉魏铁器窖藏都出土具有钢的金属组织的铸铁件,它们是经脱碳热处理获得的白心韧性铸铁或铸铁脱碳钢件,由于熔铸时经过液态,杂质很少,质地相当纯净。由实物检验可知,黑心韧性铸铁多用于要求耐磨的农具等,白心韧性铸铁多用于要求耐冲击性能较好的手工工具,这说明当时的冶铸匠师对不同材质的性能及使用范围已有较深入的认识,能较为正确地选材和加工以达到工艺要求。在南阳、古荥等处还出土有多量薄铁板,它们经脱碳热处理已成为含碳较低的钢板,可以锻打成器,这实际上是创造了一种新的制钢工艺,是中国古代所独有的。

考古发现,西汉初年铁制农具和其他铁制工具已普遍取代了铜、骨、石、木等器具。西汉中期出土的铁器有灯、釜、炉、锁、剪、镊、火钳、齿轮及车轴等机械零件。东汉时,主要兵器已全部为钢铁所制,从而完成了生产工具和兵器的铁器化进程。遍布全国的冶铁作坊和精湛的钢铁技术成为汉代强国安邦的重要基础。秦汉时期,在中国封建社会所能冶炼的八种金属——金、银、铜、铁、锡、铅、汞、锌中,除锌以外,其他七种金属的冶炼工艺都已掌握。

三、造纸术的发明和蔡伦革新

1.造纸术的诞生

纸是印刷术的承印物,是知识和信息的载体。由于有了纸,印刷术才得以完善,并迅速推广开来。纸同印刷术一起,对人类的文化事业作出了重要贡献,是世界瞩目的中国古代四大发明之一。

在造纸术尚未发明以前,中国古代曾先后使用龟甲、兽骨、金石、竹简、木牍、缣帛等作为书写材料写字记事。直到西汉时期,简牍、缣帛依然是十分重要的书写材料。但由于简牍笨重,缣帛昂贵,于是寻求廉价、方便易得的新型书写材料成了迫切的社会要求。经过长期的实践和探索,人们终于发明了用麻绳头、破布、旧渔网等废料制成植物纤维纸的方法,这引起了书写材料的一场革命。纸的诞生为交流思想、传播文化和发展科学技术提供了重要工具。

1957年西安市东郊的灞桥出土了公元前2世纪的古纸,纸呈泛黄色,已裂成碎片,最大的宽度宽约10厘米,最小的也有3~4厘米,用来包裹随葬铜镜。经鉴定它是以大麻和少量芒麻的纤维为原料的,其制作技术比较原始,质地粗糙,还不便书写。

我们知道,秦汉之际以次茧作丝绵的手工业十分普及,如韩信未发迹前遇到的漂母,大概就是以此为生的。这一手工业包括反复捶打,以揭碎蚕农和置水中漂洗等工艺。而在漂洗时,留在器物上的残絮,晾干后自然形成一层薄薄的丝绵片,这可能给人们发明造纸技术以直接的技术上的启示。许慎在其所著《说文解字》中,把纸解释为人们在漂丝时残留在竹席子上的一层碎丝绵、晾干后所形成的一张薄片。将这种黏附在席子上的薄丝绵片加以利用,最初可能是无意的,后来人们就有意识地进行加工,制成一种漂丝的副产品,当时称之为“纸”。当然,最初的造纸术,还不能一下子产生用于书写的纸张。而且,这种纸价格贵、数量少,是难以推广使用的。但新的道路既已开辟,迫切的社会要求又在催促着技术的改进,可以用于书写的纸张的产生当是为期不远了。人们在总结动物纤维纸的制作工艺之后,经过不断摸索、实践,终于发明了人们现在所说的纸——植物纤维纸。

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图30 灞桥纸

20世纪30年代以来,在中国新疆、甘肃、陕西等丝绸之路沿线,曾多次出土西汉纸,计有:

1933年在新疆罗布淖尔汉代烽燧遗址出土的“罗布淖尔麻纸”;

1942年在甘肃额济纳河东岸查科尔帖汉代烽燧遗址出土的带有7行50个字的“查科尔帖纸”;

1957年在西安灞桥汉墓葬区灞桥砖瓦厂工地出土的“灞桥纸”;

1973年在甘肃额济纳河东岸汉金关烽燧遗址出土的“金关纸”;

1978年在陕西扶风中颜村汉代建筑遗址出土的带有帘纹的“中颜纸”;

1979年在甘肃敦煌马圈湾汉代遗址出土的“马圈湾纸”;

1986年在甘肃天水放马滩汉代墓葬群中出土的绘有地图的“放马滩纸”;

1990年在甘肃敦煌甜水井汉代悬泉邮驿遗址出土的帘纹明显、写有文字的“悬泉纸”。

这些出土的大量西汉纸中,以西安灞桥纸、甘肃天水放马滩纸和甘肃敦煌马圈湾纸的年代较早。

甘肃天水放马滩纸是在西汉墓中发现的,时间大约在西汉初期的文景时期(前179—前141)。上面绘有地图,残长5.6厘米,宽2.6厘米,纸质薄而软,纸面光滑平整。图上有用细黑线条绘制的山脉、河流、道路等图形。这一发现的重要意义在于,它不仅为中国西汉时期已发明造纸术提供了实物证据,而且还无可辩驳地证明,西汉时期的纸已能用于书写和制图。

1977年,考古工作者在甘肃居延肩水金关西汉烽塞遗址的发掘中,也发现了两块麻纸。其中之一,出土时团成一团,经修复展开,长宽为19×12厘米,色泽白净,薄而匀,一面平整,一面稍起毛,质地细密坚韧。显微观察和化学鉴定都表明,它只含大麻纤维。1978年,考古工作者在陕西扶风发掘西汉宣帝时期的麻纸。1979年在甘肃敦煌马圈湾烽燧遗址出土的麻纸,初步考证为西汉宣帝时期的遗物。这批麻纸,数量多、保存好、残存面积大,最大的一片长32厘米,宽20厘米,纸质有粗、细之分,纸色有黄、白之别。其中白色纸质地细匀,已具备了制造麻质纤维纸的基本要求和功能。这些情况表明至迟公元前1世纪中叶,在遥远的边塞已有了质量较高的纸,由此推测,内地纸的出现应更早一些。这说明造纸术自发明以后,其技术进步是很快的。在内蒙古额济纳河旁,考古工作者曾掘得属东汉时期,公元2世纪初期的纸张,即所谓的额济纳纸,上有六七行残字。

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图31 写有字的查科尔帖残纸

从灞桥到扶风、金关和额济纳纸,我们看到纸的发明、改善及确实无疑地用作书写材料的历史状况。正是在造纸术发展的历史进程中,于公元2世纪初期,出现了著名的纸的改革家蔡伦。

2.蔡伦革新

蔡伦,字敬中,桂阳(今湖南省耒阳县)人,是汉和帝时的太监,曾负责监制御用器物。他总结了两汉以来造纸的经验并进行了大胆的实验和革新。从造纸原料方面看,蔡伦利用植物纤维,主要是废弃的麻料和树皮作原料,以此达到大幅度降低成本的目的。《后汉书·蔡伦传》说,“伦乃造意,用树肤、麻头及敝布、渔网以为纸”。其中,麻头、敝布、渔网这三种都是麻类纤维中的废弃物。树肤,就是树皮。《东观汉记·蔡伦传》云“用木皮,名介纸”,可证树皮为卜树枝。中国的椴树,南北各地都能生长,现在的学名是构树,古人又称褚树。椴树皮的纤维,比麻类要细得多,而且强度更高。从蔡伦开始,椴树皮成为制造优质纸的上佳原料。古人因此称纸为“褚先生”或“褚”。但是,段树皮所含果胶和木质素,比麻类要多数倍,因此加工的难度较大。

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图32 蔡伦画像

从加工方面看,蔡伦针对植物纤维这种原料特点和手工作坊生产的要求,以赋予产品优异性能为目标,设计自己的工艺过程。蔡伦是在手工作坊中生产纸,其加工工艺,可参证刘熙《释名》中的话:“中常侍蔡伦判故布,捣、抄作纸。”不少科技史学者认为,《释名》中“判”、“捣”、“抄”这三个与手工有关的动词,大体代表蔡伦的加工工艺过程。考《释名》作者刘熙,是东汉末年北海郡(郡治在今山东潍坊市西南)人,其时其地与蔡伦都较近,其说较为可信。再如,惠栋《后汉书集解》引《晋书》亦云:“蔡伦判、捣故布、网,抄作纸。”又如,魏张揖《古今字话》云:“中常侍蔡伦以故布捣、到作纸。”西晋张华《博物志》云:“蔡伦始煮树皮以造纸。”《北堂书钞》卷104引。这些较早的文献记录,内容都很接近,无矛盾而可互作补充。综合这些记载,可说明蔡伦造纸的加工工艺过程包括了大约五道工序:第一道工序为“挫”,即将破布、树皮等原料剪碎、切断,使其成为碎片、碎粒。第二道工序为“捣”,即将挫碎的原料用水浸泡一段时间,加温,并加入石灰、草灰等物,再捣烂成浆状物。第三道工序为“打”,即将捣成糊状的原料利用木棒、石臼等工具,进行捣打、碾烂,使其纤维分丝帚化,以增强纤维间的结合力。第四道工序为“抄”,即经碾打的纸浆以水稀释,将其均匀地摊在平整的木板、竹席或其他物件上,再经水漂洗成薄片,使其附在木板、竹席之上。第五道工序是“烘”,即将附在木板、竹席之上的薄片在太阳下晒干,或用火烘烤而干。用这种方法造出来的纸,体轻质薄,色白柔软,可折贴,便剪裁,很适合写字。又是以废物做原料,价格低廉,便于推广。工艺流程也不复杂,易于制造。[38]

纸虽然出现较早,但真正用于书写和推广使用是在蔡伦造出质地优良的“蔡侯纸”之后。公元404年,东晋桓玄帝曾下令废简用纸,使纸的应用日益推广和普及。用发展的观点看问题,历史上任何一项重大工艺技术的发明,都不是偶然的,都具有从设想,到雏形,到完善的发展过程。蔡伦之前虽然有纸,但这无损于蔡伦作为重大改良者和完善造纸术这一发明的发明者的丰功伟绩。是蔡伦的发明创造,使纸进入了它的实用阶段,并迅速、广泛地推广开来,为完善印刷术和促进印刷术的发展提供了物美、价廉而又易得的承印物。蔡伦的功绩和他作为完善造纸术这一伟大发明的发明家的光辉形象是不容抹杀的。1990年在比利时马尔梅迪举行的国际造纸历史协会第二十届代表大会上,与会专家一致认定蔡伦是造纸术的伟大发明家,中国是纸的发明国。2007年底,美国《时代》周刊评选和公布了人类“有史以来最佳发明家”,蔡伦也榜上有名。

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