第12章信息技术类发明(1)

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19. 造纸

奇迹概览

造纸就是把纸浆或其他原料（如矿渣棉、云母、石棉等），悬浮在流体中的纤维，经过造纸机或其他设备成型，或手工操作而成的纸及纸板的制造活动。中国是世界上最早发明纸的国家。根据考古发现，西汉时期（前206-前8年），我国已经有了麻质纤维纸。后来，经东汉发明家的改进，我国开始掌握造纸的技术，并传播到全世界。因此，作为我国四大发明的“造纸术”在人类文明的历史上具有不可忽视的地位。

⊙奇迹探秘：

1.造纸术的发明者是谁？是在什么时间发明的？

东汉时代的蔡伦被认为是造纸术的发明者，其实，有考古证据说明，造纸术早就存在，而蔡伦只是在造纸术的改进方面做出了重大贡献。当然，蔡伦在105年改进的造纸术，为后世造纸奠定了坚实的基础，因此，后人成尊他为造纸术的发明人。

蔡伦（61-121），字敬仲，桂阳（今湖南省郴州市）人，东汉发明家。他出身于普通农民家庭，从小随父辈种田。永乐十八年（75年）蔡伦被选入洛阳宫内为太监，建初元年（76年）任小黄门（宦官中职务较低者）。此后，蔡伦担任黄门侍郎，掌管宫内外公事传达、引导诸王朝见、安排就座等事务。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。大概就在这个时期，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。121年，蔡伦卷入宫廷斗争，他为了避免受辱，服毒自杀。蔡伦死后，葬于自己的封地龙亭（位于今陕西省洋县）。

2.从汉字“纸”的书写中能看到纸的哪些历史？

东汉文学家许慎在《说文解字》一书里谈到“纸”的来源。书中表明，“纸”从系旁，也就是“丝”旁。这就说明当时的纸主要是用绢丝类物品制成，与现在意义上的纸完全不同。

走近奇迹

人类开始创造了文字之后，不可避免地就要为文字找到载体。比如，古埃及人利用尼罗河的纸草来记述历史；在古代的欧洲，人们用动物的皮来书写文字；而中国，在造纸术发明以前，甲骨、金属、石器或竹简都被作为过文字记载的主要材料。当中国人发明了养蚕织丝工艺后，绢帛也成为了记录文字的重要载体。而中国人恰恰是在养蚕织丝的过程中受到启发，推进了造纸的发明。

古人在织丝的过程中，把上等蚕茧抽丝织绸，剩下的恶茧、病茧等则用漂絮法制取丝绵。漂絮法就是先把蚕茧煮熟，然后浸泡在水中，再放在席子上反复捶打，将蚕茧捣碎，使蚕丝逐渐散开而成为丝绵，这个过程称之为漂絮法。漂絮完毕，席子上会遗留一些残絮。当漂絮的次数多了，残絮就会积成一层纤维薄片，经晾干之后剥离下来便形成薄薄的丝绵片，这种丝棉片就可供人们书写用。但是，这种漂絮的副产物数量不多，而且成本很高，所以，利用率有限。然而，漂絮法却为古代最初的造紙方法奠定了基础。

到了汉代，由于西汉的经济、文化迅速发展，原本作为人们记录文字的甲骨、竹简、丝帛已经不能满足发展需求了。因为甲骨和竹简很重又不方便携带，而丝帛虽然轻便但很昂贵。于是，人们一直想找到一种既轻便、成本又低的书写载体。

东汉时期，在宫廷为官的蔡伦认真总结了前人的经验，借鉴古人织丝漂絮的方法，改用树皮、破布、麻头和鱼网等廉价物作为原料，改进了造纸术。具体过程大致是：把麻头、破布等原料先用水浸，使之膨胀，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；通过蒸煮，原料中的木素、果胶、色素、油脂等杂质进一步被除去，再用清水漂洗。之后，再加以捶捣，并把捣碎后的细纤维用水配成悬浮的浆液；接着，用漏水的纸模捞取纸浆，再经脱水、干燥后就成了纸张，并能用于书写。

元兴元年（105年），蔡伦把他制造出来的一批优质纸张献给汉和帝，汉和帝很称赞他的才能，并下令将这种技术向各地推广。至此，中国造纸术开始了真正的发展。汉安帝元初元年（114年），朝廷封蔡伦为龙亭侯，所以，后人们也把纸称为“蔡侯纸”。

蔡伦献纸之后，造纸技术和纸张广为流传。东汉末年，东莱（今山东）人左伯也是一位造纸能手。他造的纸，比“蔡侯纸”更为白洁细腻。赵歧著的《三辅决录》中，提到左伯的纸、张艺的笔、韦诞的墨，说它们都是名贵的书写工具。

到了3世纪，纸基本上取代了简帛，成为唯一的书写材料。也是在这一时期，中国的造纸术开始外传到邻近的越南和朝鲜等国家；约7世纪，造纸术又通过朝鲜传入日本；8世纪中叶，中国造纸术传入阿拉伯地区，不久，又经过阿拉伯流传到欧洲；12世纪，欧洲大陆的西班牙和法国最先设立了造纸厂；到16世纪，中国的造纸术已传遍欧亚大陆，并传入美洲，之后传遍全世界。

从公元前2世纪到公元18世纪初的2000年间，我国造纸术一直居于世界先进水平。我国古代在造纸的技术、设备、加工等方面为世界各国提供了一套完整的造纸技术体系。现代机器造纸工业的各个主要技术环节，都能从我国古代造纸术中找到最初的发展形式。可见，中国造纸术的发明极大地推动了人类文明的发展，也为世界文化的发展和交流提供了便利。

⊙奇迹探秘：

3.机器造纸和手工造纸有什么区别？

机器造纸是在造纸机上连续进行，将适合于纸张质量的纸浆，用水稀释至一定浓度，在造纸机的网部初步脱水，形成湿的纸页，再经压榨脱水，然后烘干成纸。手工造纸则用有竹帘、聚酯网或铜网的框架，将分散悬浮于水中的纤维抄成湿纸页，经压榨脱水，再行晒干或烘干成纸。机器和手工两种方式造出来的纸最大区别在于：手工的纸在韧性拉力上大大优于机制的纸，也比机制的棉软，特别体现在书画用纸上。

相关链接

【造纸的基本过程】

造纸生产分为制浆和造纸两个基本过程：制浆就是用机械的方法、化学的方法或者两者相结合的方法把植物纤维原料离解变成本色纸浆或漂白纸浆；造纸则是把悬浮在水中的纸浆纤维，经过各种加工结合成合乎各种要求的纸页。

知识百科

【中国造纸考古】

1933年，新疆罗布淖尔汉烽燧遗址中，出土了公元前1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2世纪的西汉初期古纸，经分析化验，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和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出土西汉初文帝、景帝时期（前179-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，在甘肃省敦煌甜水井西汉邮驿遗址中发掘出30多张麻纸，其中3张纸上写有文字。这些事实有力地说明，早在公元前2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。

20.印刷术

奇迹概览

在今天，印刷是指将图像或文字原稿迅速地大量复制的一种技术。它一般是用印刷机将油墨印在纸张上，是出版的基本组成部分。印刷术是中国古代四大发明之一。在印刷术发明之前，文化的传播主要靠手抄的书籍。手抄费时、费事，又容易抄错、抄漏。既阻碍了文化的发展，又给文化的传播带来不应有的损失。因此，中国的印刷术成为人类近代文明的先导，为知识的广泛传播和交流创造了条件，谱写了人类文明史上的光辉篇章。

⊙奇迹探秘：

1.印刷术的发明者是谁？是在什么时间发明的？

原始的印刷术并不是某一个人发明的，而是中国人在使用印章和拓碑的过程中得到启发，于是，隋朝时期出现了雕版印刷。在宋仁宗庆历年间（1041-1048），平民发明家毕升在雕版印刷的基础上，发明了活字印刷术。因为活字印刷的刻制活字、排版、印刷的基本步骤是现代印刷技术的基础，所以，后人称毕升为印刷术的始祖。

毕升（约970-1051），中国活字印刷术的发明人。他是北宋淮南路蕲州蕲水县直河乡（今湖北省英山县草盘地镇五桂墩村）人，一说为浙江省杭州市人。他在印刷铺当工人时，专门从事手工印刷。宋庆历年间，他根据实践经验，发明了胶泥活字印刷技术。北宋著名科学家沈括在其所著的《梦溪笔谈》一书中记载了毕升的活字印刷术。1990年，湖北省英山县草盘地镇五桂墩村睡狮山麓出土了一方墓碑，据考证为毕升的墓碑。

2.古代雕版印刷和活字印刷的印刷过程有什么不同？

古代雕版印刷是在一定厚度的平滑的木板上，粘贴上抄写工整的书稿，这个书稿的纸张薄而近乎透明。雕刻工人用刻刀把版面没有字迹的部分削去，字体就从平板上凸出来了。印刷的时候，在凸起的字体上涂上墨汁，然后把纸覆在上面，轻轻拂拭纸背，字迹就留在纸上了。

古代活字印刷是把许多不同的汉字事先做成规格统一的单字，每个单字都如同印章一样，各个分开。排版时，按书稿上的文字，把每个单字排列好，形成一个暂时的版面。印刷时，只要在这个版面上刷上墨，敷上纸，加上一定压力就行了。

走近奇迹

印刷术是我国古代劳动人民经过长期实践和研究发明出来的。提到印刷术不得不追溯印章和拓碑的历史。“印刷”的“印”字就指印章，而“刷”字是拓碑施墨的名称。

早在公元前4世纪的战国时期就有了私人印章，到了汉代，印章开始盛行，但印章的面积很小，只能容纳姓名或官爵等几个文字。东晋时期，道教兴起，道士们在桃木或枣木上刻文字较长的符咒，从而扩大了印章的面积，而被扩大面积后的印章实际上就是雕版印刷术的先驱。

拓碑是印刷术的另一个渊源。汉朝时儒家典籍全都是由经师口授，学生笔录的。因此，不同的经师传授的同一典籍也难免会有差异。汉灵帝时（156-189年），一些重要的儒家经典全部被刻在石碑上，作为校正经书的标准本。为了免除从石刻上抄录经书的劳动，大约在公元4世纪左右，人们发明了拓碑的方法。

拓碑就是把一张坚韧的薄纸浸湿后敷在石碑上，再蒙上一张吸水的厚纸，用毛刷轻敲击纸面直到纸陷入碑上刻字的凹穴时为止，然后揭去外面的厚纸，然后把墨汁均匀地涂在薄纸上，等薄纸干后揭下来，便是白字黑地的拓印本。后来，人们又把石碑上的文字刻在木板上，来拓印传播。在唐代，印章与拓碑的两种方法逐渐发展结合，从而出现了雕版印刷术。

但随着印刷品种和数量的急剧增长，雕版印刷呈现了明显的不足。每印一种书就要雕刻一回板，耗费的人力物力相当可观，而且大批书版存放不便，有错字不容易更正。而在雕版过程中，刻错字是难以避免的。于是，聪明的工匠们想出一个补救的办法，就是用凿子将错字挖掉，再用一块同样大的木块刻好字补上，这些都为活字印刷术的发明提供了经验和借鉴。

为了弥补了雕版印刷的不足，到了11世纪中叶，平民发明家毕升结合前人的经验发明了活字印刷术。毕升用胶泥做成一个一个四方长柱体，一面刻上单字，再用火烧硬，这就是一个一个的活字。印书的时候，把这些活字按书中的文字，排列在一个四周有铁框的铁板里，而铁板上事先涂好了松香和蜡之类的药剂，这种药剂被加热后会融化，晾干后就起到了固定活字的作用，固定好的活字就是一个版面，只要在版面上涂墨，就可以印刷了。印过以后，把活字拆下来，下一次还能使用，这就是最早的活字印刷术。

中国的活字印刷术在元代之后传到欧洲。大约在1440-1448年，也就是毕升发明活字印刷术之后的400年，德国人谷登堡发明了铅合金活字印刷术。他在活字材料的改进、脂肪性油墨的应用，以及印刷机的制造方面都取得了巨大的成功，从而奠定了现代印刷术的基础，以至于各国学者公认，现代印刷术的创始人是谷登堡。

在古登堡创造了印刷术后，西欧也有人仍在不断地为提高印刷技术而努力，先后创造和完善了印刷版面制作工艺，大大提高了印刷品的质量、印量和印速。大约从19世纪开始，一些发达国家相继完成了印刷工业的机械化。

从20世纪50年代起，印刷技术不断地采用了电子技术、激光技术、信息科学以及高分子化学等新兴科学技术，从而进入了印刷术的现代化发展阶段。

⊙奇迹探秘：

3.世界上最早的印刷品是什么？

1900年，在甘肃敦煌市千佛洞发现的藏书中有一卷雕版印刷的《金刚经》，其末尾题着“咸通九年四月十五日王玠为二亲敬造”一行字。咸通九年，即公元868年。这是目前世界上发现的有确切日期的最早的印刷品。