紙是我們日常生活中最常用的物品,無論讀書、看報,或是寫字、作畫,都得和紙接觸。在工業、農業和國防工業生產中也離不開紙。今天如果沒有紙,那簡直是不可想像的。紙在交流思想、傳播文化、發展科學技術和生產方麵,是一種強有力的工具和材料。回顧曆史,這種重要物質就是我國古代勞動人民發明的。造紙術和指南針、火藥、印刷術並稱為我國古代科學技術的四大發明,是我國人民對世界科學文化發展所作出的卓越貢獻。
最初的紙是作為新型的書寫記事材料而出現的。在紙沒有發明以前,我國記錄事物多靠龜甲、獸骨、金石、竹簡、木犢、縑帛之類。商代的甲骨文、鍾鼎文實物資料,20世紀以來不斷出土。戰國到秦漢的竹簡、木犢和帛書、帛畫,近年來也有大量出土實物。但是甲骨不易多得,金石笨重,縑帛昂貴,簡犢所占空間很大,都不便於使用。隨著社會經濟文化的發展,迫切需要尋找廉價易得的新型書寫材料。經過長期探索和實踐,終於發明了用麻繩頭、破布、舊魚網等廢舊麻料製成植物纖維紙。
關於造紙術的起源,過去多是沿用公元五世紀的曆史家範嘩(公元398~445年)在《後漢書·蔡倫傳》中的說法,認為紙是東漢的宦官蔡倫(公元62~121年)於漢和帝永元十七年(公元105年)發明的。但是20世紀以來的考古發掘實踐動搖了蔡倫發明紙的說法。1933年新疆羅布淖爾漢烽燧遺址中出土了公元前一世紀的西漢麻紙,比蔡倫早了1個多世紀。1957年西安市東郊的灞橋再次出土了公元前二世紀的西漢初期古紙。經對這紙的分析化驗,確認它主要由大麻和少量苧麻的纖維所製成。繼這之後,1973年在甘肅省居延的漢代金關遺址、1978年在陝西省扶風中顏村的漢代窖藏中,也分別出土了西漢時的麻紙。值得指出的是,1986年甘肅天水市附近的放馬灘古墓葬中出土了西漢初文帝、景帝時期(公元前188~前141年)的繪有地圖的麻紙,這是目前發現的世界上最早的植物纖維紙。1990年冬在教煌甜水井西漢郵驛遺址中發掘出30多張麻紙,其中三張紙上寫有文字。這些事實有力他說明了,早在公元前二世紀,我國勞動人民就已經發明了造紙術,而且當時造出的紙已經可以用於書寫。
但是早期的西漢麻紙仍有待進一步改進。到了公元2世紀,在東漢宮廷中任尚方令的蔡倫,憑借充足的人力和物力,監製並且組織生產了一批良紙,於永元十七年獻給朝廷,從此造紙術在國內推廣起來。同時,東漢還進而用樹皮特別是格皮造紙,擴大了原料來源。從這個意義上說,蔡倫在曆史上是作為良紙的監製者和推廣者的身分出現的,這些活動在客觀上對造紙術的發展有利,因此他的作用不應該完全抹殺。
漢代麻紙製造過程,根據我們的實驗研究,大體上是把麻頭、破布等原料先用水浸,使它潤脹,再用斧頭切碎,用水洗滌。然後用弱堿性草木灰水浸透並且蒸煮,這可以說是後世堿法化學製漿過程的臨摹。通過堿液蒸煮,原料中的木素、果膠、色素、油脂等雜質進一步被除去,用清水漂洗後,就加以舂搗。搗碎後的細纖維用水配成懸浮的漿液,再用漏水的紙模撈取紙漿,經脫水、幹燥後就成紙張。如果紙表皺澀,還要砑光,方能書寫。
漢代勞動人民用簡單平常的設備,從紡織廢料中用化學和機械加工方法使纖維原料更生,製成植物纖維紙,在化學史和工藝史上的確是件值得讚揚的一項成就。這裏有兩個技術關鍵。一是用化學方法把纖維原料中的非纖維素成分去掉,再用強力舂搗使純纖維素大分子被切短和分絲。二是設計出一種多孔的平麵篩,使紙漿能在篩麵上滯流,把大部分水濾出後,含少量水的纖維便留在篩麵上,再經幹燥脫水,就構成一張有一定機械強度的紙。這種平麵篩就是抄紙器,是現代長網和圓網造紙機的原始雛型。
公元2世紀造紙術在我國各地推廣以後,紙就成了和錦帛、簡犢的有力的競爭者。公元3~4世紀,紙已經基本取代了帛、簡而成為我國惟一的書寫材料,有力地促進了我國科學文化的傳播和發展。公元3~6世紀的魏晉南北朝時期,我國造紙術不斷革新。在原料方麵,除原有的麻、格外,又擴展到用桑皮、藤皮造紙。在設備方麵,繼承了西漢的抄紙技術,出現了更多的活動簾床紙模,用一個活動的竹簾放在框架上,可以反覆撈出成千上萬張濕紙,提高了工效。在加工製造技術上,加強了堿液蒸煮和舂搗,改進了紙的質量,出現了色紙、塗布紙、填料紙等加工紙。