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造纸术的发明和发展

[作者:潘吉星]  [2007/8/3]
纸是我们日常生活中最常用的物品,无论读书、看报,或是写字、作画,都得和纸接触。在工业、农业和国防工业生产中,也离不开纸。今天,如果没有纸,那简直是不可想像的。纸在交流思想、传播文化、发展科学技术和生产方面,是一种强有力的工具和材料。回顾历史,这种重要物质就是我国古代劳动人民发明的。造纸术和指南针、火药、印刷术并称为我国古代科学技术的四大发明,是我国人民对世界科学文化发展所作出的卓越贡献。

最初的纸是作为新型的书写记事材料而出现的。在纸没有发明以前,我国记录事物多靠龟甲、兽骨、金石、竹简、木牍、缣帛之类。商代的甲骨文、钟鼎文实物资料,本世纪以来不断出土;战国到秦汉的竹简、木牍和帛书、帛画,近年来也有大量出土实物。但是甲骨不易多得,金石笨重,缣帛昂贵,简牍所占空间很大,都不便于使用。随着社会经济文化的发展,迫切需要寻找廉价易得的新型书写材料。经过长期探索和实践,终于发明了用麻绳头、破布、旧鱼网等废旧麻料制成植物纤维纸。

关于造纸术的起源,过去多是沿用公元五世纪的历史家范晔(398—445)在《汉书·蔡伦传》中的说法,认为纸是东汉的宦官蔡伦(62—121)于汉和帝永元十七年(公元105年)发明的。但是本世纪以来的考古发掘实践动摇了蔡伦发明纸的说法。1933年新疆罗布淖尔汉烽燧遗址中出土了公元前一世纪的西汉麻纸,比蔡伦早了一个多世纪。1957年西安市东郊的灞桥再次出土了公元前二世纪的西汉初期古纸。经笔者对这纸的分析化验,确认它主要由大麻和少量苎麻的纤维所制成。继这之后,1973年在甘肃省居延的汉代金关遗址、1978年在陕西省扶风中颜村的汉代窖藏中,也分别出土了西汉时的麻纸。值得指出的是,1986年甘肃天水市附近的放马滩古墓葬中更出土西汉初文帝、景帝时期(公元前179年到前141年)的绘有地图的麻纸,这是目前发现的世界上最早的植物纤维纸。1990年冬在教煌甜水井西汉邮驿遗址中发掘出三十多张麻纸,其中三张纸上写有文字。这些事实有力地说明了,早在公元前二世纪,我国劳动人民就已经发明了造纸术,而且当时造出的纸已经可以用于书写。
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但是早期的西汉麻纸仍有待进一步改进。到了公元二世纪,在东汉宫廷中任尚方令的蔡伦,凭借充足的人力和物力,监制并且组织生产了一批良纸,于永元十七年献给朝廷,从此造纸术在国内推广起来。同时,东汉还进而用树皮特别是楮皮造纸,扩大了原料来源。从这个意义上说,蔡伦在历史上是作为良纸的监制者和推广者的身分出现的,这些活动在客观上对造纸术的发展有利,因此他的作用不应该完全抹杀。
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汉代麻纸制造过程,根据我们的实验研究,大体上是把麻头、破布等原料先用水浸,使它润胀,再用斧头切碎,用水洗涤。然后用弱碱性草木灰水浸透并且蒸煮,这可以说是后世碱法化学制浆过程的滥觞。通过碱液蒸煮,原料中的木素、果胶、色素、油脂等杂质进一步被除去,用清水漂洗后,就加以舂捣。捣碎后的细纤维用水配成悬浮的浆液,再用漏水的纸模捞取纸浆,经脱水、干燥后就成纸张。如果纸表皱涩,还要砑光,方能书写。

汉代劳动人民用简单平常的设备,从纺织废料中用化学和机械加工方法使纤维原料更生,制成植物纤维纸,在化学史和工艺史上的确是件值得大书的一项成就。这里有两个技术关键。一是用化学方法把纤维原料中的非纤维素成分去掉,再用强力舂捣使纯纤维素大分子被切短和分丝。二是设计出一种多孔的平面筛,使纸浆能在筛面上滞流,把大部分水滤出后,含少量水的纤维便留在筛面上,再经干燥脱水,就构成一张有一定机械强度的纸。这种平面筛就是抄纸器,是现代长网和圆网造纸机的原始雏型。

公元二世纪造纸术在我国各地推广以后,纸就成了和缣帛、简  牍的有力的竞争者。公元三到四世纪,纸已经基本取代了帛、简而成为我国唯一的书写材料,有力地促进了我国科学文化的传播和发展。公元三到六世纪的魏晋南北朝时期,我国造纸术不断革新。在原料方面,除原有的麻、楮外,又扩展到用桑皮、藤皮造纸。在设备方面,继承了西汉的抄纸技术,出现了更多的活动帘床纸模,用一个活动的竹帘放在框架上,可以反覆捞出成千上万张湿纸,提高了工效。在加工制造技术上,加强了碱液蒸煮和舂捣,改进了纸的质量,出现了色纸、涂布纸、填料纸等加工纸。
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从敦煌石室和新疆沙碛出土的这一时期所造出的古纸来看,纸质纤维交结匀细,外观洁白,表面平滑,可谓“妍妙辉光”。公元六世纪的贾思勰还在《齐民要术》中,专门有两篇记载了造纸原料楮皮的处理和染黄纸的技术。同时,造纸术传到我国近邻朝鲜和越南,这是造纸术外传的开始。

公元六到十世纪的隋唐五代时期,我国除麻纸、楮皮纸、桑皮纸、藤纸外,还出现了檀皮纸、瑞香皮纸、稻麦秆纸和新式的竹纸。在南方产竹地区,竹材资源丰富,因此竹纸得到迅速发展。关于竹纸的起源,先前有人认为开始于晋代,但是缺乏足够的文献和实物证据。从技术上看,竹纸应该在皮纸技术获得相当发展以后,才能出现,因为竹料是茎秆纤维,比较坚硬,不容易处理,在晋代不太可能出现竹纸。竹纸应该起源于唐以后,而在唐宋之际有比较大的发展。欧洲要到十八世纪才有竹纸。

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