上篇　科学故事

第一章　造纸术的发明和改良

一、为何蔡伦稳坐“造纸术发明人”宝座？

人们对蔡伦的了解，大都是因为中国四大发明之一——造纸术。说起造纸术，它的出现对中国古代文明的发展起到了巨大的推动作用，传播到西方后在世界范围内产生了巨大的影响。

那么蔡伦与造纸术有什么渊源呢？为何他被认为是正统的“造纸术发明人”呢？

在人们的普遍认知中，造纸术是东汉时期的蔡伦发明的。蔡伦在人类历史长河中的地位相当高，他在麦克·哈特的著作《影响人类历史进程的100名人排行榜》中排名第7，足见其被世界人民认可的程度［1］。然而随着考古界的新发现，关于纸张的最初发明者究竟是谁引发了学术界的争论，“蔡伦造纸”的传统说法在中国乃至亚洲范围内受到了挑战。

首先是一些不能被称为纸的“雏形”。1957年，陕西省西安市东郊的灞桥出土了公元前2世纪的古纸，被称为灞桥纸；后来，1974年，甘肃居延金关汉代亭燧故址出土了金关纸；1978年，陕西扶风中颜村西汉窑藏出土了中颜纸。经过考古专家的考证和断代，证实这些纸属于西汉初期到晚期，其发明年代均早于东汉。因此自然科学史研究学者指出：蔡伦并非中国古代最早造出纸张的人，早在西汉时期中国就有植物纤维纸，中国造纸的历史起码要向前推进两三个世纪。但是这些纸张质地粗糙、结构松散，并非真正意义上的纸。

那么世界上最早的、真正意义上的纸是什么样的呢？

1986年，甘肃天水放马滩西汉墓葬中发现了西汉早期的纸质地图残片，被称为放马滩纸。此古纸由麻类植物制造而成，相较于之前的纸张质量有明显的提升，纸面平整光滑，质地薄而软，是目前为止世界上所知最早的纸。经过专家们的技术鉴定，此纸比东汉蔡伦造纸早了300多年。2013年，甘肃敦煌悬泉置遗址出土了460余件由麻类植物制造而成的古纸，用于书写文件、信件及包裹物品，更加有力地印证了蔡伦并非最早的“造纸术发明人”。

既然史实已然证明蔡伦并非造纸术第一人，大家可能会感到疑惑，为何蔡伦仍被大大方方地排在“伟人”一列呢？

这里有两种说法。

一种说法是“蔡伦是造纸术的改良者”［2］。在“蔡侯纸”发明之前，简牍、缣帛和麻纸都是书写的材料，简牍厚重，不利于搬运和知识传播；缣帛贵重，制作难度大，难以普及和推广；麻纸是麻布制作过程中的衍生品，是“蔡侯纸”的初级阶段和改良基础，但当时产量稀少，也不易普及。因此“蔡侯纸”是在整合当时工匠造纸的工艺和方法的基础上，改进造纸原料及相关工艺制作出的纸张。正是这种创新性的改良，才使得纸张得到了真正意义上的广泛使用。

关于蔡伦是“造纸术发明人”的说法还有一种［3］。古代的造纸方法有浇纸法和抄纸法两种。西汉时期，造纸大多采用浇纸法，也是中国最早的造纸方法，是将植物纤维制成纸浆后自上而下地浇在竹帘上，每个帘子只能揭下一张纸，纸张比较厚实，且存在厚薄不均匀的现象，由于没有经过重物压榨水分的过程，纸张结构也较为松散；而蔡伦被认为是抄纸法的发明人，这种方法是把竹帘浸入纸浆池中，缓慢抄出纸浆，在竹帘上形成一层较薄的纸层，稍加晾晒后过滤水分再重复“抄”纸过程，等到竹帘上的纸层积攒到一定厚度时使用压榨工具挤压纸中的水分，最后将纸一层一层揭下来晾晒，从而形成质量上乘的纸张。之后，这一方法在世界各地被广泛传播。

二、是“宫斗”成就了蔡伦吗？

众所周知，蔡伦不仅是一个发明家，他还是一个宦官、一位朝臣，这些角色看似和发明家并不挂钩，但其实正是这种种经历才造就了独一无二的蔡伦。那么，是“宫斗”成就了蔡伦吗？

蔡伦发明“蔡侯纸”的原因较多，不仅与其自身具有过人的创新本领有关，还源于强烈的社会需求和自身的生存发展需要，再者东汉前的造纸原料及工艺基础也为发明“蔡侯纸”奠定了经验基础。

蔡伦的成长经历使他具有创新精神。蔡伦天资聪颖，幼时便有所体现，在大凑山麓的石林乡读书时，他接触了儒学文化，并深谙生产之法和生活之道。蔡伦年少时知书达理，善察言观色，处事圆滑投机。

进宫成为一名宦官后，蔡伦经历了种种斗争后进入了权力中心。当时宫内年长的宦官郑众对年少的蔡伦照顾有加。蔡伦在汉章帝建初元年（公元76年）入宫成为一名小宦官，最初在皇宫嫔妃所居的掖庭当差。蔡伦进宫后没多久，就凭借自己的机警和过人的处事能力，被窦大贵人重用并于建初三年（公元78年）参与后宫权力的争夺，帮助窦大贵人成功登上皇后之位。窦皇后从此获得专宠，终结了宋贵人母凭子贵的美梦。建初五年（公元80年），蔡伦被窦皇后提拔成为小黄门，掌管皇后宫殿的出入。建初六年（公元81年），窦皇后与宋贵人之间的仇恨日益凸显，窦皇后为稳固自己的后位和家族的荣华富贵，欲认梁贵人之子刘肇为养子，并计划除掉宋贵人及太子。窦皇后对宋贵人入药的药引菟丝大做文章，向汉章帝诬告宋贵人行厌胜之术，并让郑众及蔡伦等上书诬其“挟邪媚道”。汉章帝建初七年（公元82年）太子刘庆被废，刘肇被册立为新太子，宋贵人被逐出正宫，并交由蔡伦审问。宋贵人知道蔡伦是窦皇后的心腹，自知无生机，便在狱中饮毒自杀。这场后宫权力争斗最终以窦皇后胜利收场，蔡伦也从一个小黄门晋升至尚方令，正式进入权力中心。

那么蔡伦是不是就一直作为窦皇后的心腹继续其宦官生涯呢？

答案是否定的。在窦皇后及其一族的势力威胁到朝中稳定时，蔡伦坚决地站到了国家利益的一边。

公元88年，汉和帝刘肇即位，窦皇后升级为窦太后，由于皇帝年少，窦太后掌控了后宫与军政大权。蔡伦因拥立汉和帝有功，被封为中常侍，可参与国家机密大事决策，侍奉刘肇左右。后来窦太后为牢牢掌控国家权力，不断加封其家族人员，窦氏家族势力不断扩张，无视国法，引得民众怨言四起。情同父子的郑众和蔡伦纵观朝野，及时转变态度，极力辅助汉和帝亲政。蔡伦作为郑众的亲信，参与了粉碎窦氏叛乱阴谋的行动，促成汉和帝亲政。在汉和帝亲政期间，邓皇后对蔡伦十分赏识。汉和帝驾崩后，邓皇后成为太后，把控朝政，蔡伦又先后辅佐了汉殇帝、汉安帝。郑众死后，邓太后更加重用蔡伦，让他成为自己的左膀右臂，晋升为太仆，权力不亚于丞相。

可见蔡伦并不是没有家国意识、唯主人是从的一般宦官，而是一位目光长远、有计有谋的朝中大臣。所以并不完全是“宫斗”成就了蔡伦，而是蔡伦借助宫中斗争，一步步走入权力的中心，又因其清晰的分辨是非能力，最终稳住了朝纲。

三、蔡伦与造纸术的不解之缘

蔡伦在造纸方面的环境基础。蔡伦祖传的铸铁业和幼时家乡桂阳郡兴起的苎麻蚕丝种养业为他在铸铁、造纸方面的成就打下了坚实的基础。但这造纸术不是凭空产生的，需要具备一定的前提和基础，在蔡伦之前，民间就已经有麻纸、絮纸等。

蔡伦的创新能力与众不同。蔡伦长期主管御用器具的制造，博采众长，善于发明创造，具备创新能力。蔡伦在前人工匠造纸的工艺与方法的启发下获得灵感，进而创造出优良的书写材料。蔡伦主要使用树皮、麻头、破布和旧渔网等材料，拓展了造纸原材料，使大规模造纸成为可能。新材料的使用对造纸新工艺提出了新要求。“每至休沐，辄闭门绝宾，暴体田野”，正说明蔡伦非常勤奋，对政治、仕途变得淡漠，逐渐不再参与国政大事，专心于纸张改进工作。

根据《后汉书·蔡伦传》记载，蔡伦有一次随下属去为其父祝寿，经过槐沟河时，见一群小孩用木棍挑起水面上的沤变物玩耍。他发现那些沤变物离开水面后迅速变干，用手摩擦，感觉轻巧柔韧，应该可以用来书写文字。这一现象引起了蔡伦的高度关注，他觉得这与自己所要研究的造纸工艺有一定的联系，此后，他便借住在下属家中，与工匠反复实践，专心研究造纸方法，最后完善了造纸工艺，其锉、煮、打、抄的工艺原理一直沿用至今。

当然，蔡伦能够一心扑在造纸上，与在宫中时的喜好是分不开的。

蔡伦的所作所为均是以皇帝的喜好、需求、意志为前提的，可顺理成章地得到朝廷的支持与帮助。邓太后虽对权力有野心，但其自身才华横溢，希望能积极传播儒学经典。她曾组织一批博学鸿儒修订经书，并在抄写后颁布于全国各地，因此当时对书写材料的需求迅速增加。但限于当时的书写材料主要是缣帛和麻纸，难以满足书写需求。因此蔡伦便主动请缨，主持纸张改良工作。所以，正是有邓太后的用纸需求，才进一步加快了蔡伦的造纸进程。

汉和帝元兴元年（公元105年），蔡伦成功改良纸张，纸张质量得到提高，受到了汉和帝的赞誉，并下令在全国推广使用，后人也将蔡伦改进制造的纸称为“蔡侯纸”。

公元3—6世纪（魏晋南北朝时期），造纸术得到了进一步发展，开始向国外传播，最先传到的国家是朝鲜和越南。公元7世纪（隋末唐初）初期，造纸术由朝鲜传入日本；公元8世纪中叶（盛唐时期），阿拉伯商人通过丝绸之路，将造纸术带到中亚地区，在整个阿拉伯范围得到普及；公元10世纪，造纸术传入埃及；公元12世纪中叶，阿拉伯人将造纸术流传至欧洲，结束了欧洲数百年的羊皮纸时代；公元13世纪传入印度；公元16世纪传入俄罗斯、美洲、荷兰；公元17世纪传入英国；公元19世纪传入澳洲，造纸术就这样被传播到世界各地，为人类文明的记录和传播做出了不可磨灭的贡献，有力地促进了世界文明的发展。

四、蔡伦这一生

纵观蔡伦的政治生涯，他先后侍奉4位皇帝，投靠2任皇后，可谓节节高升，身居列侯，位尊九卿，可见蔡伦深谙宫中生存之道。蔡伦一生在内廷为官，不可避免地参与皇室权力争斗，尤其是在外戚与皇室的旋涡中，也曾扮演过不光彩的角色，最终也因参与后宫争斗被汉安帝赐罪。汉安帝念蔡伦当初拥立有功不忍其入狱受刑，故而令其自动到廷尉处认罪，蔡伦不愿受辱，因此沐浴自杀，结束了自己的一生，结局较为凄惨。但实则这也是蔡伦的无奈之选，只有选择投靠一方势力才能在宫廷斗争中生存下去。蔡伦的发明创造能力为其在宫中的长久生存奠定了基础，其发明的“蔡侯纸”也成为流芳百世的功绩，具有实际价值。

蔡伦发明的造纸术具有很高的技术含量，即便是现代造纸工业也脱离不了蔡伦造纸的基本原理和工序，因此蔡伦被称为造纸术技术的革新者、组织者、倡导者、推广者，他的这一历史地位毋庸置疑。造纸术的改良具有世界意义，促进了世界文化的传播与交流。