造纸术

造纸术相传是由中国东汉时代的蔡伦（63-121年）所改良，但是也有考古证据说明，造纸术早就存在，蔡伦只是改进造纸术的重要发展者，使造纸的成功率更高，成本更低。造纸术被称为中国古代四大发明之一，是促使人类文化转播的重要大发明。东汉的许慎在他编写中国第一部字典《说文解字》里提到“纸”从“糸”。纸的发明、发展及传播也是经过了一个曲折的过程。 造纸术的发明对于人类文明的传播有巨大的作用，它使得文明的传播速度更便捷、传播成本更低，它促使了纸质书的出现，所以说这是一项极其伟大的发明。在纸尚未问世之前，古代中国的文字资料有许多不同的载体。1957年，西安市东郊的灞桥出土了公元前2世纪的古纸，世称灞桥纸。经鉴定，该纸是以大麻和少量苎麻的纤维为原料制成的，平整、柔软，呈薄片状。灞桥纸曾一度被视为中国古代最早的纸。直到1986年，甘肃天水放马滩再次发现了西汉初期的古纸，文景时期(公元前179一公元前 141年)墓群中出土绘有地图的纸，世称放马滩纸。地图部分因积水受潮，呈不规则碎块，无法复原。与以往考古发现不同的是，这次出土的古纸质量较好，纸面平整光滑，质地薄而软。绘有细墨线绘制的山川、河流、道路等图形。放马滩纸是目前考古发现中国古代最早的纸，也是已知存在世界上最早的纸制地图。蔡伦于汉明帝永平末年入宫，汉章帝建初年间，担任小黄门（较低品级的太监职位）。汉和帝即位之后，升任中常侍，参与国家机密大事的谋划。蔡伦有真才实学，为官尽忠职守，多次不惜触犯皇帝的威严，进谏指出朝廷施政的得失。后来，蔡伦担任尚方令，监督宫廷物品的制作。人们认为就是从这个时候，蔡伦开始接触东汉最好的手工工艺，并改进当时的造纸技术。据《后汉书·蔡伦传》记载，自古以来，书籍文档都是用竹简来做书写载体的，后来出现了质地轻柔的缣帛，但是用缣帛制纸的费用很高昂，而竹简又笨重，于是蔡伦想进行技术创新，改用树皮、破布、麻头和鱼网等廉价之物造纸，大大降低了造纸的成本，为纸的普及准备了条件。汉和帝元兴元年（105年），蔡伦把改进造纸术的成果报告给皇帝，皇帝对蔡伦的才能非常赞赏，并把改进过的造纸技术向各地推广，汉安帝元初元年（114年），朝廷封蔡伦为龙亭侯，所以后来人们都把纸称为“蔡侯纸”。使用了桑皮、楮皮、三桠、荛花等植物做为原料。树皮、破布、麻头和鱼网等在造纸的过程中，使用的助料有很多，最基本的为蒸煮与漂白两种。蒸煮助料的作用为去除原料中的杂质，以便取得纤维；漂白助料的作用为去除其中的色素。造纸的纤维来源于:木材、麻、棉、藤、桑皮、檀皮、芙蓉皮、稻杆、麦杆、竹等。电子纸是基于MIT的研究成果而制成的电子显示屏，具有类似于纸张的观感，用于电子书阅读器。参照右方图片，明朝造纸术有五个主要的步骤。从图中可知当时中国的造纸业已经相当成熟，每道工序的专家各司其职，并且已开发出一些造纸专用的设备。制纸工序已经机械化造纸的木材锯成合适的呎吋后即进行去皮的工序，将原木放入大型滚筒内，滚筒转动时原木互相磨擦而去除树皮，脱落的树皮会用作锅炉的燃料，去皮后的原木会被切割成1.5到2吋，厚度0.25吋的方形木片，软木（Softwood）片及硬木（hardwood）片因物理特性不同而需分开处理。木材由细小的细胞膜质纤维（cellulose fibers）以称为木质素（lignin）的胶状物质黏合组成，制造纸浆时利用化学物蒸煮木片分解木质素从而而将纤维分离。将木片放入称为蒸煮器（digesters）的巨大容器内，其功能类似厨房用的压力锅（pressure cooker），木片及化学物在加压下蒸煮1.5到4小时直至成为湿软如燕麦片的混合物，分离后的纤维可悬浮于水上。混合物经清洗以去除剩余的化学物和分解的木质素及漂白至合适的白度（whiteness）。从这里纸浆要通过一系列精炼机（refiners），将纸浆内的纤维壁上线状元素松閞令表层粗糙，纤维互相缠着成为张状。接着加上染料（dyes）及其他添加剂使成品的纸张拥有所需的特性。纸浆以二十份水对一份纤维的比例加水，通过造纸机的成形布或网（forming fabric or wire），纸浆的纤维互相交织而形成纸张及除去大部分水分。以每分钟3,000呎的高速前进，纸张再通过一系列的吸水布及蒸汽加热称为烘干机（dryers）的滚轴，清除纸张内留存的水分。纸张再经一个涂布工序在纸张两面添加淀粉溶液，淀粉使纸张表面平滑及将来用于印刷时油墨不会化开，由于涂布过程带来水分，纸张需重复先前的烘干程序。烘干后的纸张再通过沉重而光滑的滚轴进行磨光令表面更加光滑，纸张在后方收集卷成大纸卷，再分割成合适阔度的小纸卷，部分原卷包装出货，而部分再加工切成合适呎吋的平张才包装出货。在汉朝以后，纸张大大地推进了书籍抄写和文化传播的事业。在两晋朝的需要，纸张的要求慢慢地提高。特别是在书法上，因为书法对纸笔的要求都是十分高的，所以纸张质素是有必要提高的。但是由于南北两朝的文化和背景都各有不同，所以两地所用的造纸原料都各有不同。中国造纸技术的传播顺序，先为纸张和纸制品，其次才为造纸技术。考古发现证实，早在西汉时，纸就已经传播到朝鲜。大约公元四世纪末，造纸术传入朝鲜和越南。到了7世纪，产自朝鲜半岛的“高丽纸”已经为中国文人所喜用。公元610年，朝鲜僧人昙征将造纸术献与日本摄政王圣德太子，日本人称昙征为纸神。公元9—10世纪，造纸术经丝绸之路传到西域，并由此传入印度，开始出现纸质的佛教经卷。中国造纸技术传播的一个说法是在公元8世纪751年，唐朝高仙芝与大食国（当时的阿拉伯）爆发怛罗斯战役，战败的唐朝士兵俘虏中有懂得造纸工匠，造纸术便传入了西方；首先在撒马尔罕（今乌兹别克境内）建立了中东第一个造纸作坊，794年巴格达出现中东第二个造纸作坊，造纸术由此传到阿拉伯地区。不过，李约瑟指出早在650年纸张就已经传入中亚的撒马尔罕。穆斯林与基督徒的交流让纸制品在11世纪左右在欧洲广泛利用。12世纪初传入西班牙，13世纪传入意大利，14世纪传入法国、德国并最终传遍欧洲，美洲。但到17世纪时，欧洲造纸术仍然只是中国宋代的水平，而与中国的造纸差异很大。乾隆年间，在清廷任职的法籍画师、耶稣会教士蒋友仁将中国造纸术绘制成图，寄回巴黎，从此中国新一代的造纸技术在欧洲传播开来。1797年，法国人尼古拉斯·路易斯·罗伯特发明机器造纸，取代手工造纸，从而超越了中国。经过了1,000多年的时间传播，中国的造纸术就此传遍了整个世界。民族学者凌纯声先生曾在1963年的著作中推论，蔡伦改良造纸技法的创新源流，可能受有东亚树皮布文化的影响。蔡伦将古代造丝纸(汉人本身传统)和造树皮布纸的两种工艺整合起来，以造丝纸工艺的制纸工法，结合造树皮布纸工艺的材料学知识，从动物性材料(蚕丝)改为转用植物纤维(渔网、木料)来造纸，遂得到便宜、好用的“真纸”，然而此说并没有直接文献能证明蔡伦是参考树皮布的依据，且诸多假设已与现今考古获得西汉可书写的麻纸不符合。