蔡伦改进造纸术:
谈到中国的造纸术,就不能不说到蔡伦。他在造纸技术的发明和发展上的卓越贡献将彪炳史册,万古流芳。
蔡伦,字敬仲,桂阳人,是东汉时期杰出的科学家。蔡伦从东汉明帝刘庄末年开始在宫禁做事。汉和帝刘肇登基之后,他很快成了和帝最宠信的太监之一,负责传达诏令,掌管文书,并参与军政机密大事。
史载蔡伦非常有才学,为人敦厚正直,曾多次直谏皇帝。因为其杰出才干,他被授尚方令之职,负责皇宫用刀、剑等器械的制造。在他的监督之下,这些器械都制造得十分精良,后世纷纷仿效。
在做尚方令期间,蔡伦系统总结了西汉以来造纸方面的经验,并进行了卓有成效的试验和革新。在原料的利用方面,他不仅变废为宝,大胆取用麻头及敝布、渔网等废品为原料,而且独辟蹊径,开创利用树皮的新途径。此举使造纸技术从偏狭之处挣脱出来,大大拓宽了原料来源,降低了造纸的成本,使纸的普及应用成为可能。更值得一提的是,他用草木灰或石灰水对原料进行浸沤和蒸煮的方法,既加快了麻纤维的离解速度,又使其离解得更细更散,大大提高了生产效率和纸张的质量。这也是造纸术的一项重大技术革新。
元兴元年(公元105年),蔡伦将自造的纸呈给汉和帝,受到大力赞赏,朝野震动。人们纷纷仿制,“天下咸称‘蔡候纸’”。安帝年间(公元114年),和帝的皇后邓太后因蔡伦久侍宫中,做事勤恳且颇有成绩,封他为龙亭候。
后来蔡伦被卷入一起宫廷事件,起因是窦后(汉章帝的皇后)让他诬陷安帝祖母宋贵人。等到安帝亲政,着手调查这件事情,让蔡伦自己到廷尉处接受惩罚。蔡伦觉得很受屈辱,就自杀了。
蔡伦虽然死了,但是他对造纸技术的贡献将永存史册。蔡候纸的出现,标志着纸张取代竹帛成为文字主要载体时代的到来。廉价高质量的纸张,有力地促进了知识、思想的大范围传播,使古代大量文字信息得以保存,促进了人类文明的进步。
在造纸术没有发明以前,我国古代使用龟甲、兽骨、金石、竹简、木牍、缣帛作为书写材料。龟甲、兽骨、金石对书写工具要求很高,需要刻。简牍呢,笨重不便,而且翻阅起来,中国串的绳很容易断裂,造成顺序混乱。缣帛虽轻便,可是价格十分昂贵,一般人消费不起。纸的发明,满足了人们对轻便廉价的书写材料的迫切需求,引发了书写材料的一场空前的革命。
造纸术一经发明,就被人们广泛使用。在以后的朝代里,人们对造纸术进行不断的改良和提高,工艺越来越先进,纸的质量也越来越高,品种也越来越丰富。造纸的主要原料也从破布和树皮发展到麻、柯皮、桑皮、藤纤维、稻草、竹以及蔗渣等等。
我国发明的造纸术,对世界文明影响深远。造纸术大约在7世纪初传入朝鲜,隋时传入日本。8世纪,唐朝工匠将造纸术传入阿拉伯,在撒马尔罕见起造纸厂,此后又传入巴格达。10世纪传入大马士革、开罗,11世纪传入摩洛哥,13世纪传入印度,14世纪传入意大利,然后传到德国和英国,16世纪传入俄国和荷兰,17世纪传入美国,19世纪传入加拿大。
潘吉星在《造纸术的发明和发展》一文中这样总结道:“我国古代在造纸技术、设备、加工等方面为世界各国提供了一套完整的工艺体系。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。世界各国沿用我国传统方法造纸有1000年以上的历史。”从上述论述中,我们不难看出,我国的造纸术在公元前2世纪到18世纪的2000多年里,一直处于世界领先水平。
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制造地动仪:
在世界自然科学史上,中国有一位国际上公认的能与哥白尼和伽利略齐名的科学家,他的名字叫张衡。
张衡是世界十大文化名人之一,他多才多艺,是我国古代伟大的科学家、发明家、文学家、史学家和画家。他的才能世所公认。
张衡(公元78年~公元139年),字平子,河南省南阳县石桥镇人,出生于一个官僚家庭。他的祖父张堪曾做过多年的太守,但为官清廉,没有什么财产留下,再加上他父亲早死,所以家境比较清贫。
张衡从小就开资聪敏,好学深思。他不仅熟读儒家经典,而且还花了很多时间去读司马相如和杨雄等人的赋,表现出对文学的强烈兴趣。
青年时代的张衡,已经不再满足于闭门读书,他渴望游历,多接触实际,从而开阔眼界,增长见识。公元94年,16岁的张衡远游三辅。他在游览名山大川的时候,不忘考察古迹,采访民情,调查市井交通等。此行不仅大大增长了见识,而且为他后来创作《二京赋》积累了大量的素材。
离开三辅,张衡来到京都洛阳。在洛阳求学的五六年里,张衡结识了一批青年才俊,如经学大师马融、政论家王符以及科学家崔瑗等。在此期间,张衡写了《定情赋》、《七辩》等文学作品,名噪一时。随后,他接受南也太守鲍德的邀请,担任掌管文书的主簿官。
在工作闲暇之余,张衡创作了著名的《二京赋》,轰动一时。任职9年后,张衡回到家中,开始研读杨雄的《太玄经》。这是一部研究宇宙现象的哲学著作。通过研究《太玄经》,张衡的兴趣从文学创作转向宇宙哲学的探索,经过不懈努力,他最终在天文历算方面取得了巨大的成就。
公元111年,张衡被征召做了郎中,后来又做过太史令。张衡为人耿直,升迁很慢,他曾两次出任太史令,先后长达14年之久。太史令的工作,让张衡在天文历算方面作出了杰出的贡献。
经过观察研究,他断定地球是圆的,月亮的光源是借太阳的照射而反射出来的。他还认为天好像鸡蛋壳,包在地的外面;地好像鸡蛋黄,在天的中心。这种学说虽然不完全准确,但在1800多年以前,能得出这种科学结论,不能不使后来的天文学家感到钦佩。
张衡还用铜制作了一种测量天文的仪器,叫做“浑天仪”,上面刻着日月星辰等天文现象。
那个时期,地震发生频繁。张衡记录了地震的现象,经过细心的考察和试验,发明了一个预测地震的仪器,叫做“地动仪”。
地动仪是用青铜制造的,形状类似酒坛,四周刻铸了8条龙,龙头朝着8个方向。每条龙的嘴里含了一颗小铜球;龙头下面,蹲着一个铜制的蛤蟆,蛤蟆的嘴大张着,对准龙嘴。哪个方向发生了地震,朝着那个方向的龙嘴就会自动张开,把铜球吐进蛤蟆的嘴里,发出响亮的声音,发出地震的预报。
公元138年2月的一天,地震仪对准西方的龙嘴突然张开,吐出了铜球。
过了几天,有人骑着快马来向朝廷报告,离洛阳1000多里的金城、陇西一带发生了大地震,还出现了山体崩塌。
张衡还制造了许多奇巧的器物,如候风仪、指南车和能在空中飞的木鸟等,可惜都已经失传了。他还计算出圆周率是31622,虽然现在看来不准确,但在当时还是十分精确的。
后来,张衡因弹劾奸佞不成,被迫到河间任太守。在职期间,他打击豪强,颇有作为,公元138年,张衡被调回京师出任尚书。此时,东汉政权已越来越腐败,张衡感觉回天乏力,于公元139年在悲愤与绝望中死去。
张衡以及他的天文学成就,谱写了东汉科学史绚烂的华章,也构筑了我国古代天文学家史上一座熠熠生辉的丰碑。