造纸术

“禹亭侯蔡伦祖师”，清朝（18世纪）造纸业所供奉的祖师像造纸术相传是由东汉的蔡伦（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。造纸术被称为古代四大发明之一，是促使人类文化传播的重要大发明。

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。

## 历史

“纸”（paper）一词在词源学上来源于莎草纸（papyrus），是一种用纸莎草的芯制成的材料，曾用于古埃及及其他地中海社会的书写，早于中国纸的使用。纸莎草的制作方法是将芯切成薄条状，平铺成一层，然后再叠加一层，且两层的条纹垂直交错。两层材料随后用木槌敲打合成一张纸。这种纸质地非常坚韧，但表面不平整，尤其是条纹的边缘。当用于卷轴时，多次卷起和展开会使条纹沿着垂直方向分开，这种现象在许多古代纸莎草文献中可见。

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麻纸在中国自公元前8世纪以来就已用于包装和填充材料。有可辨认的中文书写的纸已被追溯至公元前8年。

中国传统上，纸的发明归功于蔡伦，他是汉代（公元前202年—公元220年）宫廷的一名官员，据说在公元105年左右用桑树皮和其他韧皮纤维以及渔网、旧布和麻废料发明了纸。纸作为书写媒介在公元3世纪变得普及，到公元6世纪，中国开始使用厕纸。在唐朝（618—907年），纸被折叠并缝制成方形茶包以保持茶叶的香味，而在随后的宋朝（960—1279年），政府首次发行了纸币。

在8世纪，造纸技术传播到伊斯兰世界，工艺得到改进，并设计出用于批量生产的机械。生产始于撒马尔罕、巴格达、大马士革、开罗、摩洛哥，然后传到穆斯林西班牙。在巴格达，造纸由大维齐尔贾法尔·伊本·叶海亚监督。穆斯林发明了一种制造更厚纸张的方法，这项创新帮助将造纸从一种艺术转变为一项重要产业。最早的水磨用于造纸中的制浆厂可以追溯到8世纪的撒马尔罕。关于造纸厂的最早记录也来源于伊斯兰黄金时代，阿拉伯地理学家在大马士革的文献中首次提到这些工厂，时间大约在9世纪。

## 其他文字载体

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。

- 甲骨，指龟甲与兽骨（大多使用牛肩胛骨，面积大而平整，利于刻划），主要应用于于商代，作为占卜之用。据学者郭沫若研究，认为甲骨文从初创到成熟，起码要经历1500年以上，所以其起源约可回溯至公元前3000年。
- 金，即指各种金属器具，应用得最多的为青铜，即铜与锡的合金，也有少量铁、金、银等，流传于先秦时期。当时文字多铭刻于钟、鼎等典礼仪式用品，故称为金文或钟鼎文。
- 石：以石为载体的文献包括碣、碑、崖刻等，从秦朝到现代都有应用。
- 竹、木：将竹或木头劈成长而窄的竹片（木片），称为竹简（木简），可用来记录文字，广泛应用于先秦至三国两晋时期。此外，还有以宽木板作为书写载体的，称为牍。
- 帛，是古代高贵的纺织品，由蚕丝制成，质轻、柔软而坚韧，是很理想的书写用品。但是产量少、价钱昻贵，一般人用不起。1972年出土的马王堆汉墓，年代约在公元前193年，内有帛书多卷，内容包含历史（如《春秋》）、哲学（如《老子》）、医学（经络、养生）等，是一笔珍贵的人类遗产。

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。

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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（较低品级的宦官职位）。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“蔡纸”。

## 材料

### 古代材料

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#### 原料

使用了桑皮、楮皮、三桠、荛花等植物，及树皮、破布、麻头和渔网等作为原料。

#### 助料

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。

### 现代材料

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。

### 新型材料

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。

## 过程

### 古代

#### 中原古代

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参照右方图片，明朝造纸术有五个主要的步骤。从图中可知当时中原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。

- 斩竹漂塘：砍下竹子置于水塘浸泡，使纤维充分吸水。可以再加上树皮、麻头和旧鱼网等植物原料捣碎。
- 煮楻足火：把碎料煮烂，使纤维分散，直到煮成纸浆。图中可见大锅中的碎料用大石压住，有助于完全煮烂。
- 荡料入帘：待纸浆冷却，再使用平板式的竹帘把纸浆捞起，过滤水分，成为纸膜。此一步骤要有纯熟的技巧，才能捞出厚薄适中、分布均匀的纸膜。
- 覆帘压纸：捞好的纸膜一张张叠好，用木板压紧，上置重石，将水压出。
- 透火焙干：把压到半干的纸膜贴在炉火边上烘干，揭下即为成品。

#### 欧洲古代

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#### 印度古代

白桦树皮和贝叶

#### 古埃及

- 莎草纸

### 现代

制纸工序已经机械化

#### 纸浆

- 磨木纸浆（Groundwood Pulp）
- 利用机械碾磨力以取得木材纤维，又称为机械纸浆（mechanical pulp），主要可再分为一般机械浆、精制机械浆、热磨机械浆等。
- 化学纸浆（Chemical Pulp）
- 利用化学法将纤维与木质素分开以取得木材纤维，主要可再分为苏打浆、亚硫酸盐浆、硫酸盐浆等。
- 半化学纸浆（Semichemical Pulp）
- 结合机械法与化学法之制浆方式，可再分为中性半化学浆、冷苏打浆、化学机械浆等。

#### 机械造纸工序

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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。

## 造纸术的文化影响及传播途径

### 文化影响

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。

### 传播途径

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准，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。

## 其他关联研究

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)和造梦里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。

## 注释

- 《后汉书》南朝范晔撰

## 研究书目

- 潘吉星：《中国古代四大发明——源流、外传及世界影响》（合肥：中国科学技术大学出版社，2002）。
- 钱存训：《中国古代书籍纸墨及印刷术》（北京：北京图书馆出版社，2002）。
- 艾费特：〈技术的源与流：四川夹江造纸匠群体中的行业崇拜、祖先与知识的传播〉。
- Jacob Eyferth：〈书写与口头文化之间的工艺知识——夹江造纸中的知识关系探讨〉。
- 雅各布·伊弗斯：〈人类学视野下的中国手工业的技术定位〉。