新国学网:智慧的回响：书写材料的改良者蔡伦_-造纸术-发明-材料

　　作者：张宗登 刘宗明(湖南工业大学包装设计艺术学院)　　摘 要：古人的设计活动中，蕴含着丰富的造物智慧，体现了合适的时间、合适的地点、合适的场合、合

　　作者：张宗登 刘宗明(湖南工业大学包装设计艺术学院)

　　摘 要：古人的设计活动中，蕴含着丰富的造物智慧，体现了合适的时间、合适的地点、合适的场合、合适的创新设计活动所获得的最佳成果。蔡伦是造纸术的改良者，他吸收了居延纸与扶风纸的工艺优点，创造了表面平整、方便书写的“蔡侯纸”，对文化知识的交流与传播起到了重要的促进作用。“蔡侯纸”的发明有着客观与主观两方面的因素，在客观方面，社会对“纸”的强烈需求以及前期技术积淀等社会背景;在主观方面，蔡伦身体力行的参与创新实践，并能找到正确的改良方向，最后完善了造纸工艺的整个流程，对人类社会的发展做出了重要的贡献。

　　关键词：蔡伦;书写材料;造纸术;创新

　　依据英籍学者李约瑟先生的观点，纸与火药、指南针、活字印刷术一起，并称为我国的古代四大发明。纸作为一种方便携带、易于记录的书写材料，结束了“缣贵简重”的书写历史，奠定了我国古代信息传播与文化繁荣的基础。文字出现之前，民众主要依靠结绳记事的方式，来传播与交流信息，文字作为信息符号被发明之后，民众开始用甲骨、石块来记录信息。继甲骨、石块之后，竹木片(即简牍)、缣帛作为书写材料被广泛使用;但由于缣贵而竹繁，不利于知识的传播与交流。东汉时期，著名的科学家蔡伦开发出光滑平整，方便易用的“蔡侯纸”。

　　1 蔡伦生平

　　蔡伦(公元63年～121年)，字敬仲，东汉桂阳郡(今湖南耒阳)人。汉章帝永平十八年(公元75年)，蔡伦家遭变故，被迫入洛阳宫内为太监，时年约13岁。年少的蔡伦聪明伶俐，知书达理，能说会道，很会讨人喜欢，于建初元年(公元76年)任小黄门(宦官中职务较低者)。据《后汉书·百官志》载：小黄门“掌侍左右, 受尚书事。上在内宫，关通中外，及中宫已下众事;诸公主王太妃等有疾苦，则使问之”。

　　公元89年，和帝即位，蔡伦因功被提拔为中常侍，为了获得汉和帝与帝后邓绥的赏识，蔡伦极力讨好。邓绥皇后有一定知识，喜欢舞文弄墨，蔡伦投其所好，甘心屈尊兼任尚方令，分管宫内御用器物和宫廷御用手工作坊。在此期间，蔡伦尽力讨好，凡是帝、后喜欢的器物，蔡伦均亲自监制，于公元105年制作出比较优质的纸张，受到和帝称赞。和帝病逝后，年幼的安帝继位，朝政仍由邓太后把持，蔡伦继续受到重用，被封为“龙亭侯”(封地在今陕西洋县)，由他监制的纸因此被称为“蔡侯纸”。公元121年，邓太后病逝，安帝亲政，蔡伦自尽而亡。蔡伦一生在内廷为官，先后侍奉4个幼帝，投靠两个皇后，节节上升，身居列候，位尊九卿，却以惨死告终。

　　蔡伦掌管尚方时，他所改良的造纸技艺，推动了手工业工艺的发展，改变了人们的书写载体和交流方式，大大促进了世界文化的交流和传播，对人类的文明进步具有不可估量的作用，在美国《时代》周刊名人榜中排在第7位。

　　

　　2 “蔡侯纸”的发明

　　2.1 “蔡侯纸”之前的“纸”

　　纸是一种记录信息的书写材料，发明文字之前，人类主要通过“结绳记事”的方式，来记录和传达信息，但这种方法很难准确方便的传达信息，且不便于保存;文字发明后，人们开始利用动物的甲壳、骨头以及石板、石头等载体记录和传达信息。但这些材料坚硬，难写、难刻、不便携带，人们对便于携带，易于书写的材料产生了强烈的需求。

　　“蔡侯纸”发明之前，易于书写的材料主要有简牍、缣帛和麻纸。简牍是竹(木)片制成的书写材料，狭长的竹片和木片称为“简”，较宽的竹片和木片称为“牍”，“简”以竹片为主，“牍”以木片为主。简牍相对甲骨、石材更加方便书写和携带，但简牍还是有一定的厚度和重量，在搬运和信息传播的过程中，给民众带来了诸多不便。据《史记•滑稽列传》载：朔初入长安，至公车上书，凡用三千奏牍，公车令两人共持举其书，仅然能胜之;人主从上方读之，止，辄乙其处，读之二月乃尽。讲的是东方朔初入长安时给汉武帝谏言，有近万字，总共用了三千根木片，汉武帝看完信花了两个月时间。由此可见木片在实际使用中弊端还是比较明显的，不利于知识的传播。“缣帛”是一种贵重的丝织物，“缣”为双色的绢，“帛”为丝织物总称;“缣帛”柔软光滑，可折可卷，运笔顺畅，书写方便，重量轻，上面的文字、绘画称为“帛书”。然而，“缣帛”昂贵的价格以及制作难度，是普通民众不可企及的，作为书写材料，也仅在上层贵族中流通，不可能普及和推广，也不利于知识的传播。

　　麻纸是“蔡侯纸”的初级阶段，“蔡侯纸”是对麻纸的改良与革新。麻纸是麻布制作过程的衍生品，用废旧麻绳头、麻絮、废麻绳等为原料，经捣浆、搅拌、过滤、晾晒而制成纸，未经蔡伦改良前，产量非常稀少，不易普及。

　　中国制浆造纸研究院从20世纪60年代起，多次对考古发现的植物纤维状残片或类纸物进行研究，其中有“灞桥纸” (1957)、居延金关纸(1974)、敦煌马圈湾纸(1975)、扶风中颜纸(1978)、越王墓纸状残片(1980)、放马滩纸地图(1986)、悬泉置纸(1990)、绵阳西汉墓纸状残片(1992)等。其研究结果认为：“灞桥纸”为铜镜下的衬垫物;越王墓纸状残片为铜匜包裹或衬垫用的旧麻絮和麻布;绵阳西汉墓纸片残片属于近代麦草浆瓦楞纸残片;放马滩“纸状地图”很可能早期麻纸或絮纸残片，马圈湾纸是造纸工艺成熟后的产物。从以上研究结果来看，金关纸、中颜纸属于西汉早期的麻纸，是麻絮、麻筋过渡到“蔡伦纸”的中间产物。

　　2.2 “蔡侯纸”产生原因

　　(1)社会对“纸”的强烈需求

　　在中国的封建社会中，“上行下效”是当时比较典型的社会特点，蔡伦对纸的发明，离不开当时皇宫贵族的支持，以及对轻便、匀质、美观纸张的强烈需求。

　　蔡伦本人聪明绝伦，有才学，而且具有科技头脑，善于发明创造。据《后汉书·蔡伦传》记载：“永元九年，兼作秘剑及诸器械，莫不精工坚密，为后世法”。说明蔡伦组织制作生产各类军用器械，都制作精良，为后世所效法，展现出富有创造力的发明才能。在君臣尊卑制度严苛的时代，蔡伦作为皇帝家奴，所作所为均是以主人的喜好、需求、意志为转移的，其掌管尚书令所进行的发明创造，不可置否地得到宫廷贵族的支持与帮助。东汉宫廷里有蔡伦的得力支持者汉和帝刘肇，以及刘肇皇后邓氏，其中邓皇后的支持起着重要的作用。邓皇后名绥(公元81年～121年)，是东汉开国功臣邓禹的孙女。邓皇后被册封3年后，和帝去世，邓氏为了满足自己的权力欲望，先立出生刚百天的汉殇帝刘隆(105年～ 106年)，殇帝去世，继而选了年仅13岁的刘祜为帝，是为安帝，这使邓太后垂帘听政成为可能。邓太后虽迷恋权利，但却是一位才貌双全、通情达理的女子，她重视文化教育、自己带头厉行节约，和帝死后，执政达16年之久，为当时社会的稳定做出了重要贡献。

　　作为国家政策的决策者，邓太后不仅自己才华出众、心胸豁达，还希望国家政策与儒学经典能在民间得到传播。邓氏主政期间，她组织了一批博学鸿儒校订经书，并抄写副本颁布到全国各地，政策的颁布需要大量的书写材料，然缣贵而简重，很难承担起迅速且广泛传播知识的重任。早期的麻纸为纺织业的附属产品，质地粗糙，且数量少，难以满足书写需求。蔡伦主动请缨，兼职尚书令，全面主持书写材料的改良工作。据范晔的《后汉书·蔡伦传》记载：“每至休沐，辄闭门绝宾，曝体田野”。说明蔡伦非常勤奋，经常利用业余时间，谢绝会客，到野外做调查研究，以完成造纸术的改良工作。公元105年造纸成功，汉和帝刘肇夸赞他的才能，从此大家都用这种纸，所以天下人都称这种纸为“蔡侯纸”。《后汉书·蔡伦传》记载：“伦乃造意，用树肤、麻头及敝布、渔网以为纸”。可以理解为蔡侯纸使用的原料树肤、麻头、破布、旧渔网为原料，制造出轻薄平整，便于书写的纸张。

　　(2)前期技术积淀

　　根据量变与质变的哲学原理，任何事物的变化总是由量变开始，在量变发展到一定阶段，然后才会发生质变。许多重大的发明创造都不是突然出现的，一蹴而就的，而都是有一定的前提和基础的。蔡伦发明造纸术不可能在一天就完成，或者凭空想像出来的，而是在学习和总结前人经验的基础上才完成的。

　　前文提到缣帛贵、简牍笨，作为书写材料进行全面推广存在诸多困难，而且蔡伦发明造纸术之前，社会中已经有纸流通。据《后汉书·皇后纪》记载：“自(邓)后即位，悉令禁绝，岁时但供纸墨而已”，由此可以看出，当时社会是有纸的，只不过这些纸可能是絮纸、缣帛等珍贵的书写材料。此外，从考古资料来看，蔡伦之前，民间已经可以生产麻纸，只不过这些纸比较粗糙，不便书写。聪明的蔡伦从粗糙的麻纸中发现了创新的可能。他组织富有经验的工匠，经过反复实践，创造出似缣帛的平滑、轻便，且原料容易获取、造价低廉的改良型“麻纸”。

　　由此可以看出，前人的发明创造活动成为后人发明创造成功的中间环节，这个中间环节的产物并不等于就是发明成功的产物。造纸术的发明，绝非蔡伦一个人所能为，他起到了核心和关键的作用，作为尚方令，蔡伦既是制造的组织者和指挥者，亦是制造的直接参与者，既定的个人地位、本身素质和历史条件造就了蔡伦，前人的创新成果和制造经验在蔡伦那里得到了升华、扩展、更新、发生质变、获得成功。

　　2.3 “蔡侯纸”制作工艺

　　“蔡侯纸”的制作工艺，主要有麻线的切割、清洗、浸泡、蒸煮、舂捣、打浆、抄纸、晒纸等流程，总结起来可以归结为4个步骤，即：剉、捣、抄、晒。

　　(1)剉

　　剉具有砍、切的意思，是指将造纸用的原料麻线、树皮、破麻布等切断砍碎，然后将切碎的造纸原料用水清洗干净，再将其浸泡在石灰或者草灰的水中，浸泡的时间一般需要十来天，最好放在有阳光照射的位置，这样可以加快植物发酵以及去除木素、果胶，使植物纤维互相分离。

　　(2)捣

　　捣就是用木棒、石臼舂捣纸浆。这样可以把植物纤维的外壳打破，裸露出微细纤维并使纤维的纵裂羽化起毛，在水中形成相当大的丝状表面积，使纤维素分子结构上的氢或羧基暴露于纤维表面，相邻纤维上的这类基团在水中形成水键，经脱水干燥后产生氢键，以增强纤维间的结合力，使纸张具有一定强度。

　　(3)抄

　　抄即手工抄纸。捣打成浆的植物纤维，基本都悬浮在水中，用抄纸帘过滤成湿纸页，干燥后即成纸张。许慎《说文解字》提到“纸”从“丝”旁，其中对“纸”的解释为“纸、絮——苫也”。“苫”指抄纸帘。

　　(4)晒

　　晒就是将竹帘抄起的纸张，放在太阳下晾晒，或用火烘烤的方式使其完全干燥，成为可以书写的纸张。

　　2.4 蔡伦的创新智慧

　　(1)找到正确的改良方向

　　蔡伦所处的时代，人们主要的书写材料是“缣帛”与“简牍”，缣贵而简重，都不利于文化知识的传播，选择“缣帛”这种轻便的材料作为改良创新的方向，是其取得创新成果的基础。进入汉朝开始，人们就开始酝酿、实验用于书写方便的纸张，经过数十年的实践和研究，一直未取得太大的进展。蔡伦整合了当时工匠造纸的工艺与方法，通过改进造纸原料及相关工艺，制作出方便流通和书写的纸张。当然，蔡伦对纸的改良离不开缣帛这种“古纸”的启发，缣帛除了造价昂贵外，具备了纸张“易于流通、书写”的优点。由此可见，蔡伦的改良创新并非一蹴而就，凭空从无到有的发明，而是在已有造纸工艺与书写材料的启发下得到灵感，进而创造出优良的书写材料，今天的设计创新也必然遵循着这样的规律。

　　(2)身体力行参与实践创新

　　蔡伦奉命制造纸的时候，由于职务上的关系，他经常开展市场调查，接触生产实践，一有时间，他就到造纸作坊研究制造工艺，向生产一线的工匠请教，询问生产的技术瓶颈和难点。据传，蔡伦有一次随手下宦官张纸去为张父祝寿，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。这引起了蔡伦的注意，他发现那些沤变物离开水面后会迅速变干，用手摩擦时，感觉轻巧柔韧，似乎可以用来书写文字，与自己所要研究的造纸工艺有一定的联系;此后，他便借住在张纸家，专心研究造纸方法。经过他与工匠的反复实践，最后完善了造纸工艺，其剉、煮、打、抄的工艺原理一直沿用至今。

　　造纸的发明，使文字的载体成本迅速下降，知识在平民中的普及得以实现，至晋代(公元4世纪)，纸基本取代简帛成为主要的书写材料。造纸工艺完善后，造纸行业开始又由自发阶段转向自主阶段。蔡伦以前，造纸只是纺织业中附带的一部分，并未形成独立行业，发展缓慢;蔡伦以后，新原料、新工艺的使用，使得造纸得到迅速发展，并开始形成了独立的行业——造纸业。

　　(3)拓展了新的原料来源

　　蔡伦发明造纸术以前，虽然已经有麻纸、絮纸存在，但所用原料本身有着较大的局限。麻纸从麻纤维制成，絮纸由絮丝制作，絮丝来自漂絮，麻纤来自沤麻，但漂絮与沤麻都有其自身的目的，是为了纺织而不是为了造纸;用于造纸的麻絮原料只有沤麻、漂絮过程中残留下来的极小部分，其余材料均用于制造布匹丝绸了。由于数量有限，因此没有引起人们的注意，对造纸的大规模生产产生了阻碍。

　　蔡伦使用树皮、麻头、破布、旧渔网等材料，大多为生活中的废旧材料或者廉价材料，大大拓展了造纸的原料来源，使大规模造纸称为可能。麻头、破布、旧渔网均为废旧材料，没有实用价值，是废料再利用的典型;树皮获取便利，开阔了造纸的途径，开创了木浆造纸的先河，其中桑皮纸、构皮纸、楮皮纸及藤条纸均来源于此。宋苏易简《纸谱》：“蜀人以麻，闽人以嫩竹，北人以桑皮，剡溪以藤，海人以苔，浙人以麦面稻秆，吴人以茧，楚人以楮为纸。”均是对蔡伦造纸术的传承与发展。

　　(4)完善了造纸的全套工艺

　　新原料的使用，对造纸的工艺提出了新的要求，原有的造纸工艺比较简单，使用旧布、破渔网后，制造工艺需要新的改良。从蔡伦造纸的工艺流程来看，其主要过程包括以下几个方面：一是将树皮、麻头、破布等用切碎、洗涤、泡石灰水;二是用木棒、石臼捣打，用碱液蒸煮原料，去除植物中的果胶、色素等杂质;三是加水搅拌原料，就得到浆糊状的东西;四是用筛子过滤水分，留下竹帘上的薄纤维，晒干压平，获得颇有张力的纸张。今天的造纸工艺也基本遵循这些程序，只不过使用现代设备与机械生产，当然，造纸效率已不可同日而语。

　　3 “蔡侯纸”的设计对后世产生的影响

　　蔡伦发明造纸绝不是偶然的，是一系列条件的综合，概括起来包括以下几个方面的内容：一是社会经济、政治、社会、文化和人们的日常生活发展的需求产生发明了造纸的动力，时代的需要催生时代的发明;二是造纸术发明客观条件已经成熟，如有东汉朝廷的支持，没有朝廷的支持，这个“国家项目”就无法完成;三是蔡伦担任尚方令，有掌管研制秘剑等制作经验，可以将这些创新经验与方法运用到造纸术的改良工作中，同时，他善于学习，懂得借鉴已有造纸技艺的方法与经验;四是蔡伦具有发明家的多方面素质，如天赋较高，才学出众，有“豫参帷幄、匡弼得失”的经历和能力，重视向民间学习生产劳动的实践经验，作为宦官了解朝廷内外形势等。

　　任何发明都是一连串实践创造活动发展到最终成功的成果，发明不可能凭空想像，不可能从无到有，必然有前人相似、相近的工作成果、经验累积、方法启示等。历史进入到西汉后，人们先后探索在“缣帛”等的基础上实验创制新的书写材料，使蔡伦受到启发证明了这一点。这启示我们研究思考问题时，要善于将联系、发展的观点融入其中，不能将创造发明等事物理解为一种“无源之水”、“无本之木”。如工业革命代表性人物瓦特被认为是蒸汽机的发明者，但他只是蒸汽机的改良者，他在已有纽克门的蒸汽机的基础上，解决了蒸汽机持续运转问题。同理，蔡伦在居延纸与扶风纸的基础上，解决了纸面粗糙、凹凸不平，不便于书写的问题，实现了造纸术的飞跃，因此蔡伦是当之无愧的创新发明家。

　　由此可见，任何创新都是由人来实现的，具体说又大多由杰出个人来成功实现的，在实际创新设计过程中，绝大多数普通群众(配合者)起了铺垫、配合的作用，其力量不可低估。然而，最终荣誉和地位一般由最终获得成功的人来享有，这是因为创新者往往能在正确的时间、地点、环境，取得了正确的、最好的创新成果。

　　造纸术的改良和发明具有世界意义的，促进了世界文化的传播与交流。公元7世纪(隋末唐初)初期，造纸术开始向东传入朝鲜和日本;公元8世纪(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，整个阿拉伯世界得到普及;公元10世纪造纸术传入到埃及;直到公元12世纪，造纸术才流传到欧洲，结束了欧洲数百年的羊皮纸时代。13世纪传入印度;16世纪传入俄罗斯、美洲、荷兰，17世纪传入英国，19世纪传入澳洲，有力地促进了世界文明的发展。

　　(原文载《湖南包装》2018年第二期，知网、万方、中国学术期刊综合评价数据库、中文科技期刊数据库、国家哲学社会科学学术期刊数据库收录。国家新闻出版广电总局认定的学术期刊。)

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