造纸法-蔡伦:东汉元兴元年(公元一0五年)\左伯:大约八十年(东汉未年)
我们在前面讲过,造纸法不是蔡伦最早发明的。那么,蔡伦是个什么人?他跟造纸法究竟有什么关系呢?
这里,我们就来讲讲蔡伦的故事。
蔡伦生活在东汉和帝时候,他是桂阳人,桂阳就是现在的湖南来阳一带。在蔡伦出生的几十年前,我国发生了一次大规模的农民起义。这次起义在一定程度上打击了封建统治,推动了社会生产力的发展。从东汉初年到汉和帝时期,农业和手工业都不断进步。社会经济的发展,对纸张的生产提出了更高的要求。
蔡伦从小就到皇官里去当太监,担任职位较低的职务——小黄门,后来得到汉和帝信任,被提升为中常侍,参与国家的机密大事。他还做过管理宫廷用品的官——尚方令 ,监督工匠为皇室制造宝剑和其他各种器械,因而经常和工匠们接触。劳动人民的精湛技术和创造精神,给了他很大的影响。
当时,蔡伦看到大家写字很不方便,竹简和木简太笨重,丝帛大贵,丝绵纸不可能大量生产,都有缺点。于是,他就研究改进造纸的方法。
蔡伦总结了前人造纸的经验,带领工匠们用树皮麻头、破布和破鱼网等原料来造纸。他们先把树皮、麻头、破布和破鱼网等东西剪碎或切断,放在水里浸渍相当时间,再捣烂成浆状物,还可能经过蒸煮,然后在席子上摊成薄片,放在太阳底下晒干,这样就变成纸了。
用这种方法造出来的纸,体轻质薄,很适合写字,受到了人们的欢迎。东汉元兴元年(公元一0五年),蔡伦把这个重大的成就报告了汉和帝,汉和帝赞扬了他一番。从此,全国各地都开始用这样的方法造纸。
造纸技术很复杂,不可能是某一个人凭空想出来的;事实上,在蔡伦之前,劳动人民已经用植物纤维来造纸了。所以我们不能说纸是蔡伦发明的,但是也应该肯定蔡伦对改进造纸技术是有很大贡献的。
蔡伦带领工匠改进造纸方法,造出了质量较高的纸。他提出用树皮、麻头、破布、破鱼网来做原料,也是造纸技术的一大进步。这些原料来源广泛,价钱便宜,有的还是废物利用,因此可以大量生产。至于用树皮做原料,更是一个新的发现。后代人用木浆造纸,就是蔡伦用树皮造纸的启发。
蔡伦改进造纸方法成功,这是人类文化史上一件大事。从此,纸才有可能大量生产,给以后书芨的印刷创造了物质条件。
在蔡伦以后,别人又不断把他的方法加以改进。蔡伦死后大约八十年(东汉未年)又出了一位造纸能手,名叫左伯。他造出来的纸厚薄均匀,质地细密,色泽鲜明。当时人们称这种纸为“左伯纸”。可惜历史上没有把左伯所用的原料和制造方法记载下来。
★印刷术-毕升:十一世纪中叶(宋仁宗庆历年间)
雕版印刷发展为木刻水印,主要用来印刷书法、绘画等艺术品了。现在,我们再回过头来谈谈在印制书籍方面,印刷术是怎么发展的。
说起印制书籍,雕版印刷的确是一个伟大的创造。一种书,只雕一回木板,就可以印很多部,比用手写不知要快多少倍了。
可是用这种方法,印一种书就得雕一回木板,费的人工仍旧很多,无法迅速地、大量地印刷书籍,有些书字数很多,常常要雕好多年才能雕好,万一这部书印了一次不再重印,那未,雕得好好的木板就完全没用了。
有什么办法改进呢?
到了十一世纪中叶(宋仁宗庆历年间),我国有个发明家叫毕升,终于发明了一种更进步的印刷方法——活字印刷术,把我国的印刷技术大大提高了一步。
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,先予备好一块铁板,铁板上面放上松香和蜡之类的东西,铁板四周围着一个铁框,在铁框内密密地排满活字,满一铁框为一版,再用火在铁板底下烤,使松香和蜡等熔化。另外用一块平板在排好的活字上面压一压,把字压平,一块活字版就排好了。它同雕版一样,只要在字上涂墨,就可以印刷了。
为了提高效率,他准备了两块铁板,组织两个人同时工作,一块板印刷,另一块板排字;等第一块板印完,第二块板已经准备好了。两块铁板互相交替着用,印得很快。
毕升把每个单字都刻好几个;常用字刻二十多个碰到没有予备的冷僻生字,就临时雕刻,用火一烧就成了,非常方便。印过以后,把铁板再放在火上烧热,使松香和蜡等熔化,把活字拆下来,下一次还能使用。
这就是最早发明的活字印刷术。这种胶泥活字,称为泥活字,毕升发明的印书方法二和今天的比起来,虽然很原始,但是活字印刷术的三个主要步骤一制造活字、排版和印刷,都已经具备。所以,毕升在印刷方面的贡献是非常了不起的。北宋时期的著名科学家沈括在他所著的《梦溪笔谈》里,专门记载了毕升发明的活字印刷术。
★指南针-沈括:北宋
钢片指南鱼发明不久,人们拿一根钢针,放在磁铁上磨,使钢针变成磁针。这种经过人工传磁的钢针,可以说是正式的指南针了。
北宋时候有个著名的大科学家,名叫沈括。他在自然科学方面有很多杰出的贡献。他写了一部《梦溪笔谈》,书中提到关于指南针的用法,他曾经做过四种试验:
第一种是水浮法——把指南针放在有水的碗里,使它浮在水面上,指示方向。针怎么能浮在水面上呢?沈括没有说明。北宋晚期,有个寇宗爽,编了一部《本草衍义》,书中讲到在指南针上穿几根灯草,就可以浮在水面上了。沈括的水浮法,可能也是这样的。
第二种是指甲旋定法一把磁针放在手指甲面上,使它轻轻转动。手指甲很光滑,磁针就和司南一样,也能旋转自如。
第三种是碗唇旋定法——把磁针放在光滑的碗口的边上。
第四种是缕悬法——在磁针中部涂一些蜡,粘上一根细丝线,把细丝线挂在没有风的地方。
根据试验,沈括认为这四种方法,要算缕悬法最好。因为用指甲旋定法和碗唇旋定法,磁针很容易滑落,用水浮法,水也动荡不定,缕悬法却没有这些缺点。
沈括在《梦溪笔谈》中记载的这四种方法,可以说是世界上指南针使用方法的最早记录。
这四种方法,有的仍然为近代罗盘和地磁测量仪所采用。现在磁变仪、磁力仪的基本结构原理,就是用缕悬法。航空和航海使用的罗盘,就多以水浮磁针作为基本装置。 沈括在九百多年前就提出这四种方法,真不愧是一位注重实际的科学家。
沈括还有一个重要的发现。他在《梦溪笔谈》中讲到,磁针虽然朝着南方,但是指的不是正南,而略微有些偏东。这一现象,在科学上叫做“磁偏角“。
“磁偏角”又是怎么一回事呢?
那是因为地球上的磁极,和南极、北极稍许有一些偏差的缘故。所以磁针的南北线和地球的子午线是不一致的。这在科学上叫做“磁偏角”,又称为“磁差”或“偏差”。磁偏角的数值,在全球各地是不相同的。
在西方,直到公元一四九二年哥仑布横渡大西洋时候,方才发现磁偏角,比我国迟了四百多年。
★火药-陈规:宋高宗绍兴二年(公元一一三二年)
南宋时候,火药的使用越来越普遍了,火器也得到了进一步的发展。 为了防御金兵的侵扰,南宋的军事家们就不断想法改进武器。南宋初,宋高宗绍兴二年(公元一一三二年),有一个叫陈规的军事学家,发明了一种管形火
器——火枪,这在火器史上是一大进步。
这种火枪是用长竹杆做的,竹管里装满火药。打仗的时候,由两个人拿着,点着了火,发射出去,用它烧敌人。
这是我国最早出现的管形火器。把火药装在竹管里做成火枪,在火药的应用上是个了不起的进步。用抛石机发射火药,不容易准确地打中目标;有了管形火器,人们就可以比较准确地发射和适当地操 纵火药的起爆了。
火枪发明以后,经过不断的改进,到了南宋未年,又有人发明了突火枪。
突火枪是用粗毛竹筒做成的,竹筒里放有火药,还放一种叫“子窠”的东西。用火把火药点着以后,起初发出火焰,接着“子窠”就射出去,并且发出象炮一样的声音。
这种“子窠”,究竟是什么东西呢?
它很可能就是一种最早的子弹,可惜古书上没有说明。
火枪的作用只在烧人,突火枪却能发出子窠打人,比火枪又前进了一步。
火枪和突火枪,都是用竹管做的原始的管形火器,威力不大,但它们是近代枪炮的老祖宗。近代的枪炮,就是从它们慢慢发展来的。
参考资料:http://www.mmit.stc.sh.cn/telecenter/fourinventions/
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