在古代能被称为“龙”的，也就是大蟒蛇一种了，所谓的“龙皮”，自然也就是指蟒蛇皮了。众所周知，蛇类属于冷血动物，天生皮肤温度极低，蟒蛇皮更可以保持冰凉的温度不变，君主们便将蟒蛇皮用作出巡时车轿的帘子，吸热性能极好，算是物理防晒的好东西了。

再说苏轼，他被发送到海南岛作为惩罚，后来宋徽宗感念其文采无人能及，特别派人将他带回，可惜文豪年龄已大，本来就耐不得舟车劳顿，更别提当时的南方温度比现在还高，一来二去的，没多久苏轼便因为中暑离世了。

我们所熟悉的民族英雄郑成功也是同样的死因，尽管还有争议，但是正好郑成功死亡前后正是夏至，一年中最热的日子，再加上古籍记载郑公大热，施以凉剂这样的话语，看来他是中暑而死的可能还是很大的。

面对着高温的夏日，古人其实并没有坐以待毙，除了古人也发明了一些“冷饮”，还有类似“冰激凌”这样的存在，他们还会在冬天挖掘冰窖，然后将冰块储存在里面，夏天再拿出来加到饮品里头。

君主的降温措施就更多样了，他们会在屋里面建一个人工降温可循环系统，就是在先在屋中造一个水池，然后用水车把池水抬升到屋顶，再让水流屋顶冲入水池中，反复循环，屋里面的温度自然就降下来了，感受着比外面低好几度的凉爽，也是君主们的一大乐事。

中国神话传说火的由来是燧人氏钻木取火。

在远古时，河南商丘一带是一片森林。在森林中居住的燧人氏，经常捕食野兽，当击打野兽的石块与山石相碰时往往产生火花。

燧人氏从这里受到启发，就以石击石，用产生的火花引燃火绒，生出火来。这种取火法在三十年前的商丘农村还有人在使用。当时，有一位圣人从鸟啄燧木出现火花而受到启示，就折下燧木枝，钻木取火。

他把这种方法教给了人们，人类从此学会了人工取火，用火烤制食物、照明、取暖、冶炼等，人类的生活进人了一个新的阶段。人们称这位圣人为燧人氏，奉他为“三皇之首”。

扩展资料

燧人氏发明人工取火，结束了远古人类茹毛饮血的历史，开创了华夏文明的新纪元，被尊为燧皇，奉为“火祖”。火的发明使人类有了可以创造的温暖，对远古人类的聚集提供了武器和条件，是人类群居思想的产生提供了根源。火的发明创造了中国家文化的妊娠期。

两岸博物院所典藏中国历代书画作品，不但为一艺术欣赏的对象，更为一宝贵的史料，时代包涵隋、唐、五代、宋、元、明、清等，长达千余年之久，其主要材质不外绢、纸、墨及绘画颜料，初期多绘於绢上，画绢於画史上记载：「唐人五代绢素粗厚，宋绢轻细」，后因造纸技术的改良普及，至宋以后，画家渐多用纸。为了便於收藏展示，往往选择搭配画心（书画作品主体之绢纸心）且质佳的宣、棉纸加以托裱，除加固画心外，多装裱成卷、轴、册或框式，以利张挂展示或收藏保护。

唐太宗用麻纸写敕，黄纸写诏；高宗以白纸多蛀，颁下「诏制敕并用黄麻纸」；后曾因图书损坏严重，召艺工及天下画工入京修内府图书。南宋孝宗时，《左传》《国语》等书多蛀伤，奉敕用枣木椒纸各造十部，至清约六百年，无一遭受虫蛀，可见历代对纸质文物的保存维护工作深为重视。

纸质文物的演变过程，则与主要构成材料纸的发明及造纸术的改良制作的进程有著直接关系，试略加分述之。

第一节 纸的发明

纸发明於何时？是谁发明的？长期以来在学术界争论不休，一般都认为，纸是东汉时的宦官蔡伦发明的，随著考古工作的深入发展，出土的纸文物为我们回答纸的起源问题，提供了有价值的实物标本。1933年考古学家黄文弼先生在新疆罗布卓尔汉代烽燧亭遗址中发现麻制纸张。1957年5月8日，在陕西西安灞桥附近又出土了西汉时期的麻纸（亦有一些造纸及学术界人士认为，是否为麻絮而非纸），1978年在陜西扶风则发现汉宣帝时麻纸。以及在甘肃武威、内蒙等地出土的古纸残片。这些实物的发现，证明早在蔡伦以前，我国人民已发明用植物纤维造纸了。

到了东汉(公元105年)，蔡伦在前人实践的基础上总结了民间造纸的经验，采用官府提供的设备加以改良、提高和推广，使造纸术有了前所未有的突破。从此，我国造纸业得到进一步的发展。

第二节 中国造纸术的进程

一、中国造纸术的起始及发展阶段

蔡伦之后，左伯在总结蔡伦造纸术的基础上，在造纸原料、工艺上又作了进一步改正。如果说，西汉是中国造纸术的起始阶段，那麼魏晋南北朝则进入发展阶段。这时期的造纸术与汉代相比，不仅在产量、质量等方面有所提高，而且造纸原料扩大，设备更新，出现了新的工艺技术，并且用黄孽汁浸染纸张，以防虫蛀等措施，是我国人民染潢技术的首创。

二、中国造纸术的兴盛时期

隋唐五代是中国造纸术的兴盛时期，其造纸原料比魏晋南北朝又进一步扩大，成本降低，纸制品在日常生活中广泛应用。同时，在改善纸浆性能，改革造纸设备等方面也取得了一些进步和提高。随著对外文化交流，造纸术从东、西、南三个方向传播到日本、阿拉伯和印度、尼泊尔等东南亚、东亚和西亚各国。

三、中国造纸术的成熟阶段

宋元时期称为中国古代造纸术的成熟阶段，造纸原料从原来的树皮、麻、破布和旧鱼网，又增加了竹子、稻草、麦杆等。由於造纸原料的扩大，造纸技术革新，造纸设备改进，这一时期造出来的纸，比前代数量更多、质量更高的各种纸，如竹纸和麦、稻杆纸，这标志著造纸史上的新纪元。纸在绘画、印刷、货币等方面广为应用，同时纸制品还运用於制作衣服、帐、被和枕头等，成为缣帛、纺织品的部分代替物。

四、中国造纸术的集大成时期

明清时期的造纸术可以说是集大成的阶段，不但造纸的原料、技术、设备和加工方面大为改进，就是纸的产量、质量、用途、产地均比前代更为增长。甚至还出现了专门记载造纸和加工技术的著作，为前代所少见。

五、中国近代工业造纸的发轫

随著纸的需求量日益增加，原来传统，手工造纸已不能满足社会发展和日常生活的要求。在工业革命浪潮影响下，清光绪十三年（西元1887年）於香港设大成造纸厂，李鸿章於1891年引进了西欧造纸机器和技术，在上海创办了机器造纸厂--「伦章造纸厂」，从此，使我国造纸业开始步入到机器造纸阶段，后续於上海浦东设「华章造纸厂」，上海龙华路设「龙章造纸厂」，1911年张之洞於汉口设「度支部官纸厂」。至1978年台湾计有造纸厂170余家，纸及纸板产量，居世界第22位。

在纸尚未发明或普遍使用之前，文字刻在龟甲、兽骨、玉石器、金属上，有的书写在竹简、木牍、缣帛上，由於这些载体笨重，而保存、阅读、携带极不方便，因此，难以普及、推广，阻碍了文化传播与交流。随著纸的发明、生产和使用，使纸成为书写、绘画、印刷的载体和日常生活中不可缺少的材料。它对思想、学术的广泛传播起了巨大的作用，对於推动人类社会的进步具有划时代的意义。

历代遗留的手稿、图书、绘画、经卷、报纸、文献等，都是历史真实的记录，是研究历史、政冶、科技、文化、艺术的原始材料，不仅数量多，而且内容相当丰富，是中华民族宝贵的文化资产，对於研究人类社会的进步和科学技术的发展有著十分重要的价值。

随著岁月的流逝，由於内在因素(酸化和材质的变化)以及外在因素：温度、湿度的剧变、光的照射、有害气体的侵蚀、昆虫的蛀蚀、微生物的滋生，机械的磨损、撕破、鼠咬、火灾、水灾等都会造成纸张的变质和损坏，甚至造成无可挽回的损失。因此，研究纸张损坏的原因及其维护方法，延长其使用寿命，便成为纸质文物保护的一项迫切任务。

第二章 纸质文物的构成材料

纸质文物是由纸、书写的墨迹、印刷的油墨、绘画的颜料以及粘合剂等材料所构成。这些材料质量的好坏，直接关系著纸质文物能否长期保存的内在因素。

第一节 造纸的主要材料

纸是纸质文物主要构成材料，纸的种类可分为手工纸和机械纸。手工纸有麻纸、皮纸、藤纸、竹纸、棉纸，还有宣纸、毛边纸、连史纸等。19世纪末，机器纸逐渐代替了手工纸，常用的有新闻纸、印刷纸、打字纸、有光纸、图画纸、牛皮纸等。

造纸的主要原料是植物纤维，而植物纤维的种类很多，基本上可分为:韧皮纤维、茎纤维和种毛纤维。

表一 造纸植物纤维的种类

木本

桑、楮、藤

茎纤维

一年生

稻草、麦杆、芦苇

多年生

竹类

种毛纤维

棉花

一、 韧皮纤维:

是古代造纸主要原料，由於含纤维素多，一般多在 60% ~ 83% 之间。加上纤维长达120~180毫米，纤维长度比宽度约大於950至1230倍。由於韧皮纤维很长，造出纸来很坚韧。

二、 茎纤维:

如竹、稻草。其纤维素含量在24％~ 60% 之间，长度比宽度约大於 100至 200倍。纸张在不同时期，选用什麼材料和工艺制作，其纸张的成份、性能是不同的。

三、 种毛纤维:

如棉花，棉花纤维素含量最纯、最多，一般可达 90% 以上。纤维长度比宽度大约有1250倍。由於纤维特别细长，交结力好，质地强韧、组织细致柔腻，造出来的纸较耐磨、耐久。

第二节 修护纸质的种类

破损纸质文物（书籍、绘画）的修补或装裱中经常遇到的是，如何选配颜色、质料、性能、厚薄相当的纸张，是关系著纸质文物维修质量好坏的重要因素。故就书籍、绘画维护中，经常遇到的各种纸质，依其时代、质地、性质和特点，加以简述之：

一、麻纸

麻纸就是以麻类纤维（萱麻和大麻）制的纸张。常见的有白麻纸、黄麻纸、麻沙纸、旱滩坡纸等。

二、藤纸

藤纸早在晋代已有制作，到了唐代已在浙江、江西两省大量生产，其纸是用藤树皮的纤维所造。当时有白藤纸、青藤纸、黄藤纸之分。

三、宣纸

宣纸是用檀树皮、稻草为原料制成的手工纸，出产於安徽宣州而得名。此纸质地柔轫、洁白平滑、细致匀整、色泽经久不变，被誉为「滑如春冰密如蚕」的美称。宣纸属皮棉纸类，因品种规格繁多，不一一详述，常见的有：罗纹纸、棉连纸、玉版宣、单宣、十刀头、夹连纸等，为我国唐、宋以来的古代书画所采用的纸。

四、棉纸

棉纸又称皮纸，是以楮树皮为原料制作而成，质地细柔、富有轫性。从纸的纵面撕去，其断裂处呈现丝棉状，因而得名。棉纸的品种因地而异，常见的有河南棉纸、贵州棉纸、上海棉纸、迁安棉纸、蚕茧纸、藏经纸、高丽纸、册子纸、美浓纸、开化纸、太史连纸等20余种。

五、竹纸

竹纸是用石灰处理的嫩竹为原料制作而成，因颜色略呈**，又称「黄纸」，主要有：毛边纸、毛太纸、川连纸、元书纸、梗棒纸、连史纸等十余种。

六、其它纸

除了上面介绍的几种纸以外常见的还有牛皮纸、磁青纸、虎皮宣、蜡笺纸、发笺纸、金纸等。

图2-1 出土古麻纸

图2-2 宣纸

图2-3 棉纸

图2-4 竹浆纸

图2-5 老墨

图2-6 收藏墨

第三节 书写材料

在纸上书写、印刷、绘画所用的材料为墨、颜料、墨水、圆珠笔油、铅笔及胶料等，兹分别略述如下：

一、墨和墨汁

墨在我国已有4700年左右的历史，相传西周刑夷始制墨，秦以前多用天然石墨，秦以后出现人工造墨。汉墨重点产地在陜西汉阳，古称「隃縻」。到了唐代，块墨不仅闻名於中国，而且当时的徽墨已经闻名於世界。历代制墨名家辈出，如魏之韦诞、南唐之李廷珪、北宋潘谷、明代程君房、方于鲁、清代曹素功、胡开文等，尤其制墨名家李廷珪的墨，颇为时人喜用珍藏，更有「黄金易得、李墨难求」的美名。

（一）制墨的主要原料为炭墨烟、动物胶、防腐添加剂。

1炭墨烟：

为有机之碳氢化合物於不完全燃烧下，集烟而成，由於燃烧的原料不同，可概分为松烟、油烟、漆烟和工业炭黑等四种。松烟乃以松枝燃烧而成，取烟方式原采「立窑」，后改采「卧窑」，以清烟为上，一般松烟墨之墨色深重，较缺乏光泽。油烟制墨始於南唐，至宋才流行於世，古人曾采菜油、豆油、猪油、皂青油、麻油、桐油烟造墨，其中以桐油炼烟为墨，写成的墨色黑润而光亮，经久不褪。漆烟则於宋代有以古松蘸漆渣炼烟者，明代程君房的漆烟墨质地最佳，是燃烧桐油和一定数量的漆而成的，其字迹特别有光泽，颇得人们喜用。工业炭黑为矿物油或工业烟经燃烧提炼而成，品质较差。

2动物胶：

动物胶为一种蛋白质，由骨胶原经水解而成，种类以骨胶、皮胶为多，大底加工方式为经取料、水洗、石灰浸、去除非胶蛋白质、酸洗、水煮、过滤而成。历代曾用鹿角胶、鱼鳔胶、牛皮胶等，其作用使炭墨的微粒粘固在一起，便於制成块状，使书写的字迹牢固。

3防腐添加剂：

其作用为防止动物胶生霉、改善气味、色泽或黏度，历代名家所用防腐添加剂亦多有差异，种类统计近千余种，常用於防腐及改善气味的有龙脑、麝香、丁香、檀香、甘松、藿香、零陵香等，改善色泽以增光助色的有朱砂、雌黄、珍珠粉、金箔、银箔、硫酸铜、银朱、秦皮、地榆、紫草、茜草、黄芦、黑豆、五倍子、胡桃、牡丹皮、薰草豆、石榴皮等，改善黏度使墨坚而不裂则有於不同制成分别添加梣皮、蛋白、生漆、紫矿、木贼草、当归、皂角水、巴豆汁等，甚或有另添加各式药物如熊胆、犀角粉、藤黄、丹参、黄莲、乌头、大梅片之类。

（二）传统制墨程序

可依序细分为1浸油2烟碗3烧烟4筛烟5和胶6用药7搜烟8蒸剂9杵捣10秤剂11鎚鍊12丸扞13样制14入灰15出灰16印脱17修墨18阴乾19描字著彩20包装等。烟以细而轻者为佳，而且愈陈愈好，且需经漂洗及筛选。和胶及杵捣则为制墨的重要工序，胶的比例往往视工法、添加物及环境气候的不同有所差异，胶以勿过重或过轻为宜，胶多则利於成型及发彩，胶过重又会滞笔，古有所谓「轻胶十万杵」的说法，用胶偏轻时，杵捣的工夫则更为繁复。

（三）墨汁的主要原料

墨汁的主要原料为炭烟、胶料、添加剂和溶液等，一般经由机械的加工而成。炭烟的种类繁多，包括各种矿植物及动物原料经燃烧或热分解而成。胶则除动物胶外，多采植物胶（阿拉伯胶）或各种合成胶如压克力胶、聚醇树脂等。添加剂则有各式稳定剂、渗透剂、湿润剂、防腐剂、芳香剂等等。

比较之下墨汁的使用便利性较墨锭为佳，但因大量使用各式各样合成材料，以防止其变质沉淀及腐败，其是否会对人类及纸质文物造成不利的影响，将是有待进一步加以评估及探讨的问题。反观中国墨锭的特质在於色黑有光泽，墨质稳定，且墨色耐久不变，在遗存的千年古文书及绘画中仍可见神采如新，远非其他文明古国如埃及、希腊、罗马的墨所可比拟。中国墨的品质特殊，曾为其他国家争相仿制而不可得，十七世纪时法国传教士拉康特（Louis Le Comte）曾说：「中国墨品质极佳，法人一再仿造而不得。」杜哈德（du Halde）於西元1735 年亦称欧洲人企图仿制中国墨而未能成功。 故中国的墨为历代重要的发明，不但用来书写作画、印刷拓碑、饰染宫殿、妇女画眉，又可作治血症与目疾的药物，它的主要特点是不变色、不褪色，不论六朝唐人写经，或五代初印本，经过千年或是一千五六百年，还是漆黑发光。其主要因素为碳的化学性质在常温下很稳定，加以传统合胶加工的程序已累积出许多方法，所以经书写而成的字迹，能耐热、耐水、耐光、不易褪色，适於长期保存。

二、墨水

墨水是随著书写工具的改正，如钢笔的使用而出现，从其原料的化学性能，可分为蓝黑墨水和颜色墨水。

（一）蓝黑墨水

又称鞣酸铁墨水，是由变黑持久不褪成份、色素成份、稳定剂、抗蚀剂、润湿剂和防腐剂等组成。

1变黑持久不褪成份：

主要是 鞣酸（C4H10O9）、没食子酸（C7H6O5H2O）和硫酸亚铁（FeSO4）等成分彼此化合，生成鞣酸亚铁和没食子酸亚铁，氧化后都变成不溶性的高价铁，即鞣酸铁和没食子酸铁，前者增强耐水性，后者增强变黑性，这样使墨水耐水、变黑，色持久不褪。

2色素成份：

目前常用的是酸性墨水蓝和直接湖蓝染料，黑水蓝是墨水的主色，水溶液遇酸不变质，但遇碱则变为棕色。直接湖蓝在墨水中起助色作用，由於其中含杂质较多，不宜多用，在潮湿环境易长霉。

3稳定剂：

在墨水中加稳定剂的目的，主要是消除墨水的沉淀，以免书写时发生断水现象。常用的稳定剂有 硫酸（HSO4）、草酸（COOH）2、甲醛（HCHO）溶液。这些稳定剂都具有一定酸性，给纸张酸化埋下了潜在的危害，不宜多用。

4抗蚀剂：

因墨水中加入的稳定剂具有较强酸性，为防止腐蚀，常加抗蚀剂，使它和铁质结成薄膜，降低硫酸的腐蚀作用 90％。使墨水中的含铁量不会因腐蚀笔尖而增加，从而增加了墨水的稳定性。

5润湿剂：

为防止墨水中的水份蒸发，造成书写不便，在墨水中加入不易挥发，且有吸水性的 丙三醇〔C3H5（OH）3〕，使笔尖保持湿润，以利书写。

6防腐剂：

墨水原料中所含有机物等物质，在潮湿环境下容易腐烂、长霉，为防止腐烂常加苯酚或五氯酚钠等药剂为防腐剂。

（二）纯蓝墨水和红墨水

纯蓝墨水和红墨水是属於有机染料墨水，虽色泽鲜艳，但字迹的坚牢性不如蓝黑墨水，其字迹容易褪色。而红色墨水遇水很快就褪掉渗化，应特别加以注意。

三、颜料染料

中国绘画常用的国画颜料，可分为天然矿物颜料的石青、石绿、褚石、朱砂、明矾等，植物颜料有花青、藤黄，动物性颜料有胭脂、洋红、辱粉，金属性颜料有泥金、泥银、铅粉、锌钛白等多种。

四、胶矾

国画颜料的调制、矾绢、矾纸作画、全色都需要用矾、胶，胶分动物胶与植物胶，动物胶有牛皮胶、鹿胶、驴皮胶、骨胶、黄鱼胶等，植物胶有树胶、白芨胶、石花菜胶等，以牛皮胶、骨胶较为常用。

矾， 又称「明矾」或「白矾」，用矾矿石烧成。绘画装裱为了保护纸绢、增强抗水力、减少伸缩性，调成胶矾水刷在纸绢上。镶料染色颜色水当中加适量胶矾水，促使色度均匀。胶矾水的调制，通常是一克胶加60ml的30℃热水，把胶浸一天后如未化，则用文火隔水炖，溶化成胶水，每一克矾於冬季加10℃温水浸化成矾水，用二克胶一克矾的比例，俟胶水、矾水冷却后，将两者混合，用木棒不断调匀，即成为比例适当的胶矾水。

胶矾水虽能增强纸绢的抗水力，但明矾在潮湿环境中吸收水份，促使明矾分解产生硫酸，会加速纸张的酸化，是值得注意和重视的。

第三章 纸质文物损坏原因及机理

第一节 内在原因

一、造纸原料

造纸的主要原料是植物纤维，植物纤维的主要化学成分是纤维素、半纤维素、木质素三大成分。另外还含有少量单宁、果胶、树脂、脂肪、蜡、色素及灰分等次要成分。

（一）纤维素

纤维素是α纤维素的简称，是碳(C)、氢(H)、氧(0)的化合物，它是由许多个D-葡萄糖基联结而成。葡萄糖基之间，相互以 β-葡萄糖 键联接而成长链状的纤维素大分子。其分子式为(C6H10O5)n，式中n为葡萄糖基数目，称为聚合度。 n的数值为几百至几千甚至一万以上。聚合度的大小，跟纤维的强度有直接影响，聚合度越大，分子量越大，即分子链越长，纤维的机械性能越强。纤维素呈白色，比重为15~56，具有光学双折现象。由於纤维素分子含有羟基，所以在空气中能吸收水分。但不溶於水，这是由於分子排列的规则性和大量氢键存在缘故。纤维素在酸的介质中能水解成葡萄糖，硝酸可以使纤维素水解和氧化，使它生成硝酸纤维素。

纤维素在常温下是很稳定的，随著温度的升高，其抗张强度也相应的降低。在高温、光照和氧存在时，会发生氧化反应，使纤维素生成氧化纤维素。

纤维素端点的葡萄糖为半缩醛形式，它与氧化剂反应使纤维素发生如下反应：

O O

∕

纤维素----C 十3HclO3 → 纤维素-C +2ClO2

H OH

纤维素还能发生酯化和醚化反应，使纤维素生成甲基纤维素、羟甲基纤维素等。

纤维素的化学性质与半纤维素和木质素相比还是比较稳定的，纸张中所含纤维素的成分越高，分子量越大，纸张中的强度和耐久性就越好。我国古代的手工纸，由於纤维素纯，纤维长，所以保存的时间就长。

（二）半纤维素

半纤维素是由植物细胞组成，在水解时能分离出木糖和半乳糖。它属於多聚糖分子的混合物。包括多聚戊糖、多聚乙糖、多聚葡萄糖，以及β和α纤维素。其分子含有200~500个半纤维素糖基，在纤维素和木质素之间起联结作用。它与纤维素的区别在於，纤维素为线性高聚物，而半纤维素含有短侧链的多聚糖。纤维素为单一多聚糖，半纤维素由两种以上糖基来组成它们同属多聚糖，在外界条件光、热、酸、碱的作用下，皆可脂化、醚化、氧化、降解和水解。

纸张中含有适量的半纤维素，不仅能缩短打浆时间，而且能增加纸的强度。如半纤维素含量太多反而影响纸张的寿命。

（三）木质素

木质素是植物纤维中主要成分之一，它具有芳香族的特性，是一种含有碳、氢、氧的化合物。根据化学分析木质素中含有以下官能团，甲氧基(-OCH3)，羟基(0H)，羰基(O =C )，醛基(-CHO)，醚键(-0-)等。

木质素呈白色或近白色，不溶於溶剂，质地脆弱，在高温下能溶解，其溶液呈乳白色或深褐色。 由於木质素中含有各种官能团，其化学性质比较活泼，如发生磺化反应，使木质素变成可溶性木质素磺酸盐，氧化作用变成可溶性氯化木质素。木质素最容易氧化，尤其在光照、高温和碱存在下，氧化更为迅速。现代纸张中含有较多的木质素，所以新闻纸极易变黄发脆，不易长期保存。

由此可见，由於造纸原料中含有植物纤维，尤其含有木质素和果胶、脂肪、色素等成份，给纸张的危害埋下了潜在的因子。

二、 造纸工艺过程与纸张耐久性的关系

纸张的耐久性，不仅与造纸原料有关，而且与生产工艺也有很大的关系。纸的生产方法有手工造纸法、机器造纸法两种。

（一）手工造纸法

我国是发明纸张最早国家。在十九世纪以前生产的纸，通称手工纸。手工纸又分竹纸和皮纸。历代许多珍贵的古籍、文献、书画都是采用皮纸做成的。这些纸张保存了几百年，甚至上千年仍然很好，是什麼原因呢这与手工纸的生产过程有著密切的关系。造纸术随著时代的发展，社会的进步，不断得以发展、改正、提高。

潘吉星先生经过实地调查研究、分析，在纸坊工人师傅的大力支持下，采取模拟实验，从汉纸制造最原始的八步流程：

浸湿→切碎→洗涤→舂捣→打槽→抄纸→晒纸→揭纸。

过渡到现今陜西凤翔造纸的十六步复杂过程：

浸湿麻料→切碎→碾料→洗涤→化灰水→灰碾→灰沃→蒸煮→洗涤→细碾→洗涤→打槽→剪纸→压榨→晒纸→揭纸。

但归纳起来，手工纸生产过程大致可分蒸煮、漂白、打浆、抄

纸四个阶段进行讨论。

1蒸煮: 造纸原料经机械预处理（浸湿、切碎、洗涤），在制浆过程中，用石灰乳〔Ca（OH）2〕，草木灰水作蒸煮剂浸透，目的在於脱去原料中的色素，除去污质、蜡质、松解原料中残留的胶质及其它填充物，使制成的纸张不残留有害的化学物质，而含有钙(Ca2+)、镁(Mg2+)等物质，使纸呈中性或偏碱性，阻止游离酸的形成，防止纸张进一步的变质，使纸延年起了很好的作用。

2漂白: 古代造纸的漂白工艺采用「日光漂白」，其方法据清人莫兴三《造纸说》: 「曝已复渍，渍已复曝，如是者三，则黄者转为白矣。其渍也必以桐子灰，黄荆木灰，非是则不白」。纸浆先经过阳光照射，利用空气中的臭氧产生氧化作用，使值物纤维中所含的天然色素或著色物质变成其他基因，然后利用桐子灰、黄荆木灰和草木灰的水溶液，溶出被氧化的物质，起到漂白作用。经过这种漂白处理的纸浆所造的纸，久不变色，不易老化变脆。

3打浆: 胡韫玉在《纸说》中写道:「铸之於臼，千锤万杵捣愈多，而质愈融，楮骨竹筋尽为液流」。 说明打浆要充分，只有通过充分的锤捣才能造出纤维交织均匀的纸来。

4抄纸: 植物纤维经上述处理制成纸浆，为使纤维在水中离散浮游，除了充份搅拌，通常加一些如黄蜀葵、杨桃藤、野葡萄、梧桐等悬浮剂，以便使纤维分布均匀，增加强度。

从上述简单过程可以看出: 手工法造纸加工缓慢，生产过程细致，残留在纸中的有害化学物质很少，纤维不易受到损害，因此纸就坚固、耐磨。目前我们见到的晋、宋代的书画和古书籍，已有1000多年的历史了，有的纸张仍然是洁白如玉，完整无恙，这些纸都是用传统手工方法生产出来的。

（二）机器造纸法

机器造纸大致经过以下几个过程，首先准备原料，然后再制成纸浆。由於制造纸浆时所用的方法不同，又有机械与化学法之分。

1机械法：就是用机械的方法来离解纤维制成机械木浆。这种木浆，木质素无法除去，且其纤维短而粗，又含有较多非纤维素，所以制成的纸张疏松容易破脆 ，在日光及空气中容易氧化变黄，这是耐久性差的其中一个因素。

2化学法，就是用适当的化学药剂，在蒸煮原料过程中，除去木质素及其它非纤维素，使纤维离解而成一种纸浆。根据所用的化学药品的不同，化学法可分为亚硫酸盐法、碱法和氯化法等。

（1）亚硫酸盐法:是用亚硫酸氢钙[Ca(HS04)2〕和亚硫酸(HS03)2的混合液，用这种混合液蒸煮纤维，制成亚硫酸盐化学纸浆，此种纸浆中含有一定量的半纤维素和蒸煮液以及产生木质素磺酸的酸性残留在纸浆中，因此，纸张的耐久性受到了很大的影响。

（2）碱法: 是用苛性钠(NaOH)作为蒸煮液与原料一起在高温下蒸煮的方法。由於碱性太大，对纤维损害较大，使纸强度降低，加上成本高，现已很少应用。

（3）氯化法: 是将原料同氢氧化钠一起蒸煮，经氯化、碱液后处理，除去木质素， 再经过漂白，在这过程中有时用碱，有时用漂白粉，有时用氯来处理，会使纤维素遭到不同程度的损坏。

从纸浆制造方法可以看出:纸浆的质量与纸张的耐久性有著直接的关系。

（三）造纸过程与纸张的耐久性

从造纸过程来看，纸张的耐久性与打浆、上胶、加填料亦有关系。

1 打浆的目的：

打浆是决定纸张性能和质量的重要工序之一，打浆的目的，使纤维横向切断变短，纵向分裂变细。同时使纤维「水化」膨胀呈胶性，以及使纤维两端帚化发毛，增加纤维交结能力，提高纸张的坚牢度。

2 纸张上胶的目的：

是为了降低它的吸湿性。目前

参考资料：

火药，顾名思义，可由火花、火焰等引起剧烈燃烧的药剂。据《范子叶然》的记载，春秋时代中国就已经用于民间民生应用，范子计然说“硝石出陇道”[23]。

火药是中国四大发明之一。是在适当的外界能量作用下，自身能进行迅速而有规律的燃烧，同时生成大量高温燃气的物质。在军事上主要用作枪弹、炮弹的发射药和火箭、导弹的推进剂及其他驱动装置的能源，是弹药的重要组成部分。人类文明史上的一项杰出的成就。火药是以其杀伤力和震慑力，带给人类消停战事、安全防卫的作用，成为了人类文明重要发明之一。

中文名

火药

外文名

gunpowder

别名

黑火药

地位

是中国四大发明之一

发明的意义

推进了世界历史的进程等

主要是因为宋代的硝石被大量开采，而硝石经过化学反应之后可以吸收大量热量。当时的人们正是利用这一点来在夏天得到冰的。

到了宋朝的夏天，由于古代藏冰技术的进步，街上已经有卖冰饮料的摊位了。有这样一个网红，叫“冰冷原子”，而“冰冷原子”是由大豆和糖制成的，主要是先把大豆炒熟。然后去壳，并与蜂蜜或糖混合，加入足够的水揉成小饺子，然后在冰水中浸泡，成为人们口中是甜的“冰冷原子”。

不仅如此,我们还可以看到在“东京梦华鹭”,“吴林老故事”,“梦梁路”,“西湖老人粉丝盛路”和其他书籍,如“冰和冰甘草汤”、“雪泡沫缩小脾脏喝”,“雪泡沫青梅酒”,“雪泡豆水”,“冷水荔枝霜”和其他非常优雅的冰饮料的名字。(《东京梦花露》:“夏月冰糖冰冷，元宵冰糖绿豆冰，冰凉水。”

和诗人在夏季可以使用冰,主要是因为唐朝工匠生产火药,挖掘大量的硝石,无意中发现硝石溶于水,能吸收大量的热使冰水,所以唐代和宋代皇家贵族不需要隐藏在冬季冰,任何有硝石冰的地方。据史书记载，唐朝奸臣杨国忠甚至用硝石制成冰雕，以讨好朝廷的权贵。

但事实上，宋人根本不制造冰，只是储存冰。这意味着他们不使用人造冰来制作冰饮料，而是使用天然冰。到了冬天和腊月，宋人就把冰割下来，放进一个专门的冰窖里，第二年夏天再搬出来做冰饮。

此外，在南宋画家刘松年的《十八个光棍》中，我们可以直接看到宋代的人们是如何使用冰的。这是一幅“象棋画”，在画的左下角有一个石头桌子，桌子上放着一个水果盘，盘子里不仅装满了几个桃子，还有一大块冰。

吴在梦中写的子母,在南宋学者,我们也可以看到这样的一段话:“在那一天,船被漆成湖,和所有人的大坝,享受着凉爽的夏季和睡眠柳树的影子。它有一股香甜的逸楼，浮葫芦和李子的味道，他们有的喝酒，唱疯狂的歌，或去钓鱼，暗示爱情。所谓的“浮瓜沉李”是指将瓜和水果浸泡在冰水中，冷却后再食用。

　　四大发明

　　指南针

　　在发明指南针之前人类在茫茫大海中航行，常常会迷失方向，造成不可想象的后果,是中国人发明了指南针，使人类航行有了方向。指南针是用以判别方位的一种简单仪器。中国古代四大发明之一。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的南极，利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。

　　指南针的发明是我国劳动人民，在长期的实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动，人们接触了磁铁矿，开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石引铁的性质。后来又发现了磁石的指向性。经过多方的实验和研究，终于发明了可以实用的指南针。

　　磁现象的发现

　　先秦时代我们的先人已经积累了许多这方面的认识，在探寻铁矿时常会遇到磁铁矿，即磁石（主要成分是四氧化三铁）。这些发现很早就被记载下来了。《管子》的数篇中最早记载了这些发现：“山上有磁石者，其下有金铜。”其他古籍如《山海经》中也有类似的记载。磁石的吸铁特性很早就被人发现，《吕氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招铁，或引之也。”那时的人称“磁”为“慈”他们把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为：“石是铁的母亲，但石有慈和不慈两种，慈爱的石头能吸引他的子女，不慈的石头就不能吸引了。”

　　汉以前人们把磁石写做“慈石”，是慈爱石头的意思。

　　既然磁石能吸引铁，那么是否还可以吸引其他金属呢？我们的先民做了许多尝试，发现磁石不仅不能吸引金、银、铜等金属，也不能吸引砖瓦之类的物品。西汉的时候人们已经认识到磁石只能吸引铁，而不能吸引其他物品。

　　当把两块磁铁放在一起相互靠近时，有时候互相吸引，有时候相互排斥。现在人们都知道磁体有两个极，一个称N极，一个称S极。同性极相互排斥，异性极相互吸引。那时的人们并不知道这个道理，但对这个现象还是能够察觉到的。

　　到了西汉，有一个名叫栾大的方士，他利用磁石的这个性质做了两个棋子般的东西，通过调整两个棋子极性的相互位置，有时两个棋子相互吸引，有时相互排斥。栾大称其为“斗棋”。他把这个新奇的玩意献给汉武帝，并当场演示。汉武帝惊奇不已，龙心大悦，竟封栾大为“五利将军”。栾大利用磁石的性质，制作了新奇的玩意蒙骗了汉武帝。

　　地球也是一个大磁体，它的两个极分别在接近地理南极和地理北极的地方。因此地球表面的磁体，可以自由转动时，就会因磁体同性相斥，异性相吸的性质指示南北。这个道理古人不够明白，但这类现象他们很清楚。

　　指南针的始祖——司南

　　指南针的始祖大约出现在战国时期。它是用天然磁石制成的。样子象一把汤勺，圆底，可以放在平滑的“地盘”上并保持平衡，且可以自由旋转。当它静止的时候，勺柄就会指向南方。古人称它为“司南”，当时的著作《韩非子》中就有：“先王立司南以端朝夕。”“端朝夕”就是正四方、定方位的意思。《鬼谷子》中记载了司南的应用，郑国人采玉时就带了司南以确保不迷失方向。

　　春秋时代，人们已经能够将硬度5度至7度的软玉和硬玉琢磨成各种形状的器具，因此也能将硬度只有55度至65度的天然磁石制成司南。东汉时的王充在他的著作《论衡》中对司南的形状和用法做了明确的记录。司南是用整块天然磁石经过琢磨制成勺型，勺柄指南极，并使整个勺的重心恰好落到勺底的正中，勺置于光滑的地盘之中，地盘外方内圆，四周刻有干支四维，合成二十四向。这样的设计是古人认真观察了许多自然界有关磁的现象，积累了大量的知识和经验，经过长期的研究才完成的。司南的出现是人们对磁体指极性认识的实际应用。 但司南也有许多缺陷，天然磁体不易找到，在加工时容易因打击、受热而失磁。所以司南的磁性比较弱，而且它与地盘接触处要非常光滑，否则会因转动摩擦阻力过大，而难于旋转，无法达到预期的指南效果。而且司南有一定的体积和重量，携带很不方便，这可能是司南长期未得到广泛应用的主要原因。

　　司南由青铜盘和天然磁体制成的磁勺组成，青铜盘上刻有二十四向，置磁勺于盘中心圆面上，静止时，勺尾指向为南。

　　指南针的发明

　　古代民间常用薄铁叶剪裁成鱼形，鱼的腹部略下凹，像一只小船，磁化后浮在水面，就能指南北。当时以此做为一种游戏。东晋的崔豹在《古今注》中曾提到这种“指南鱼”。

　　北宋时，曾公亮在《武经总要》载有制作和使用指南鱼的的方法：“用薄铁叶剪裁，长二寸，阔五分，首尾锐如鱼型，置炭火中烧之，侯通赤，以铁钤钤鱼首出火，以尾正对子位，蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收之。用时，置水碗于无风处平放，鱼在水面，令浮，其首常向午也。”这是一种人工磁化的方法，它利用地球磁场使铁片磁化。即把烧红的铁片放置在子午线的方向上。烧红的铁片内部分子处于比较活动的状态，使铁分子顺着地球磁场方向排列，达到磁化的目的。蘸入水中，可把这种排列较快地固定下来，而鱼尾略向下倾斜可增大磁化程度。人工磁化方法的发明，对指南针的应用和发展起了巨大的作用。在磁学和地磁学的发展史上也是一件大事。北宋的沈括在《梦溪笔谈》中提到另一种人工磁化的方法：“方家以磁石摩针锋，则能指南。”按沈括的说法，当时的技术人员用磁石去摩擦缝衣针，就能使针带上磁性。从现在的观点来看，这是一种利用天然磁石的磁场作用，使钢针内部磁畴的排列趋于某一方向，从而使钢针显示出磁性的方法。这种方法比地磁法简单，而且磁化效果比地磁法好，摩擦法的发明不但世界最早，而且为有实用价值的磁指向器的出现，创造了条件。

　　沈括还在《梦溪笔谈》的补笔谈中谈到了摩擦法磁化时产生的各种现象：“以磁石摩针锋，则锐处常指南，亦有指北者，恐石性亦不……，南北相反，理应有异，未深考耳。”这是说，用磁石去摩擦缝衣针后，针锋有时指南，也有时指北。从现在的观点来看，磁石都有N和S两个极，磁化时缝衣针针锋的方位不同，则磁化后的指向也就不同。但沈括并不知道这个道理，他真实的记录了这个现象并坦白承认自己没有做深入思考。以期望后人能进一步探讨。

　　关于磁针的装置方法，沈括介绍了四种方法：

　　1水浮法——将磁针上穿几根灯心草浮在水面，就可以指示方向。

　　2碗唇旋定法——将磁针搁在碗口边缘，磁针可以旋转，指示方向。

　　3指甲旋定法——把磁针搁在手指甲上面由于指甲面光滑，磁针可以旋转自如，指示方向。

　　4缕悬法——在磁针中部涂一些蜡，粘一根蚕丝，挂在没有风的地方，就可以指示方向了。

　　沈括还对四种方法做了比较，他指出，水浮法的最大缺点，水面容易晃动影响测量结果。碗唇旋定法和指甲旋定法，由于摩擦力小，转动很灵活，但容易掉落。沈括比较推重的是缕悬法，他认为这是比较理想而又切实可行的方法。事实上沈括指出的四种方法已经归纳了迄今为止指南针装置的两大体系——水针和旱针。

　　《梦溪笔谈》是沈括(1031—1095年)所著的有关我国古代科学技术的著作，书中谈到磁学和指南针的一些问题。

　　南宋陈元靓在《事林广记》中介绍了另一类指南鱼和指南龟的制作方法。这种指南鱼与《武经总要》一书记载的不一样，是用木头刻成鱼形，有手指那么大，木鱼腹中置入一块天然磁铁，磁铁的S极指向鱼头，用蜡封好后，从鱼口插入一根针，就成为指南鱼。将其浮于水面，鱼头指南，这也是水针的一类。

　　指南龟是当时流行的一种新装置，将一块天然磁石放置在木刻龟的腹内，在木龟腹下方挖一光滑的小孔，对准并放置在直立于木板上的顶端尖滑的竹钉上，这样木龟就被放置在一个固定的、可以自由旋转的支点上了。由于支点处摩擦力很小，木龟可以自由转动指南。当时它并没有用于航海指向，而用于幻术。但是这就是后来出现的旱罗盘的先声。

　　指南龟发明年代不晚于1325年。木块刻成龟型，龟腹部中心嵌以磁体，木龟安放在尖状立拄上，静止时首尾分指南北。

　　罗盘定位

　　要确定方向除了指南针之外，还需要有方位盘相配合。最初使用指南针时，可能没有固定的方位盘，随着测方位的需要，出现了磁针和方位盘一体的罗盘。罗盘有堪舆用的罗经盘和水罗盘、旱罗盘。

　　方位盘仍是二十四向，但是盘式已经由方形演变成圆形。这样一来只要看一看磁针在方位盘上的位置，就能断定出方位来。南宋时，曾三异在《因话录》中记载了有关这方面的文献：“地螺或有子午正针，或用子午丙壬间缝针。”这是有关罗经盘最早的文献记载。文献中所说的“地螺”，就是地罗，也就是罗经盘。文献中已经把磁偏角的知识应用到罗盘上。这种罗盘不仅有子午针（确定地磁场南北极方向的磁针），还有子午丙壬间缝针（用日影确定的地理南北极方向）这两个方向之间的夹角，就是磁偏角。

　　盘面周围刻二十四方位，内中盛水，磁针横穿灯草，浮于水面。

　　现在人们已经知道，地球的两个磁极和地理的南北极只是接近，并不重合。磁针指向的是地球磁极而不是地理的南北极，这样磁针指的就不是正南、正北方向而略有偏差，这个角度就叫磁偏角。又因为地球近似球形，所以磁针指向磁极时必向下倾斜，和水平方向有一个夹角，这个夹角称为磁倾角。不同地点的磁偏角和磁倾角都不相同。成书于北宋的《武经总要》在谈到用地磁法制造指南针时，就注意利用了磁倾角。沈括在《梦溪笔谈》谈到指南针不全指南，常微偏东。指出了磁偏角的存在。磁偏角和磁倾角的发现使指南针的指向更加准确。

　　磁性质的应用

　　指南针一经发明很快就被应用到军事、生产、日常生活、地形测量等方面，特别是航海上。指南针在航海上的应用有一个逐渐发展过程。成书年代略晚于《梦溪笔谈》的《萍洲可谈》中记有：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦则观指南针。”这是世界航海史上最早使用指南针的记载。文中指出，当时只在日月星辰见不到的时候才使用指南针，可见指南针刚开始使用时，使用还不熟练。二十几年后，许兢的《宣和奉使高丽图经》也有类似的记载：“惟视星斗前迈，若晦冥则用指南浮针，以揆南北。”到了元代，指南针一跃而成海上指航的最重要的仪器了。不论昼夜晴阴都用指南针导航了。而且还编制出使用罗盘导航，在不同航行地点指南针针位的连线图，叫做“针路”。船行到某处，采用何针位方向，一路航线都一一标识明白，作为航行的依据。

　　指南针的发明是古代先民对磁现象的观察和研究的结果。古代先民对磁现象的观察和研究的过程中，进一步了解了磁的性质，并试图更多地应用这些性质。传说秦始皇修建阿房宫时，有一宫门是用磁铁制造的。如果刺客带剑而过，立刻会被吸住，被卫兵当场捕获。这样的故事还很多，《晋书马隆传》记载马隆率兵西进甘、陕一带，在敌人必经的狭窄道路两旁，堆放磁石。穿着铁甲的敌兵路过时，被牢牢吸住，不能动弹了。马隆的士兵穿犀甲，磁石对他们没有什么作用，可自由行动。敌人以为神兵，不战而退。东汉的《异物志》记载了在南海诸岛周围有一些暗礁浅滩含有磁石，磁石经常把“以铁叶锢之”的船吸住，使其难以脱身。

　　魏晋南北朝时，我国先民对磁石的性质已有了很多认识。就连当时的诗人曹植在矫志诗中也用了“磁石引铁，于金不连。”的句子。可见他也了解磁石的性质。南北朝梁代的陶弘景在《名医别录》中提出了磁力测量的方法，他指出：优良磁石出产在南方，磁性很强，能吸引三、四根铁针，使几根针首尾相连挂在磁石上。磁性更强的磁石，能吸引十多根铁针，甚至能吸住一、二斤刀器。陶弘景不仅提出了磁性有强弱之分，而且指出了测量方法。这可能是世界上有关磁力测量的最早记载。

　　我国先民对磁石的性质的研究和认识是指南针发明和发展的基础。

　　中国在北宋时期就发明了人工磁化的两种方法：一种是沈括所说的用天然磁石摩擦钢针的方法，另一种是利用地球磁场的作用使钢铁磁化。

　　人们把经过磁化的钢针，穿过几根灯草，放在一个乘满水的碗里，它就能浮在水上为航船指明方向，这就是世界上最早用来指示方向的仪器--指南针。而许多动物已经在我们之前就学会了利用地球磁场来辨别方向。

　　火药

　　火药是我国古代四大发明之一。因为是用硝石、硫黄和木炭这三种物质混和制成的，而当时人们都把这三种东西作为治病的药物，所以取名“火药”，意思是“着火的药”。

　　自秦汉以后，炼丹家用硫黄、硝石等物炼丹，从偶然发生爆炸的现象中得到启示，再经过多次实践，找到了火药的配方。三国时有个聪明的技师马钧，用纸包火药的方法做出了娱乐用的“爆仗”，开创了火药应用的先河。

　　唐朝末年，火药开始应用到军事上。人们利用抛射石头的抛石机，把火药包点着以后，抛射出去，烧伤敌人，这是最原始的火炮。后来人们将球状火药包扎在箭杆头附近，点着引线以以后，用弓箭将火药射出去烧伤敌人。还有把火药、毒药，再加上一些沥清、桐油等，捣在一起做成毒球，点着以后，用弓箭射出，杀伤敌人是后来的“万人敌”。到了宋朝，人们将火药装填在竹筒里，火药背后扎有细小的“定向棒”，点燃火管上的火硝，引起筒里的火药迅速燃烧，产生向前的推力，使之飞向敌阵爆炸，这是世界上第一种火药火箭。以后又发明了火枪和枪，这些都是用竹管制成的原始管形火器，是近代代枪炮的老祖宗。

　　造纸术

　　造纸技术的发明，是中华民族对世界文明出贡献之一。

　　大约在3500多年前的商朝，我国就有了刻在龟甲和兽骨上的文字，称为甲骨文。到了春秋时，用竹片和木片替代龟甲和兽骨，称为竹简和木牍。甲骨和简牍都很笨重，战国时思想家惠施外出讲学，带的书简就装了五车，所以有学富五车的典故。西汉时在宫廷贵族中又用缣帛或绵纸写字。缣是细绢、帛是丝织品的总称吏一方缣帛上写字时，便于书写，不但比简牍写得多，而且还可以在上面作画，但是价格昂贵，只能供少数王宫贵族使用。公元前2世纪西汉初期已经有了纸。

　　发明人

　　东汉和帝元兴元年(公元105年)，蔡伦在总结前人制造丝织晶的经验的基础上，发明了用树皮、破渔网、破布、麻头等作原料，制造成了适合书写的植物纤维纸，才使纸成为普遍使用的书写材料。

　　造纸术在7世纪经朝鲜传到日本。8世纪中叶传到阿拉伯联合酋长国。到12世纪，欧洲才仿效中国的方法开始设厂造纸。

　　发明地点

　　洛阳

　　印刷术

　　印刷术是中国古代四大发明之一。它开始于隋朝的雕版印刷，经宋仁宗时的毕升发展、完善，产生了活字印刷，并由蒙古人传至了欧洲，所以后人称毕升为印刷术的始祖。中国的印刷术是人类近代文明的先导，为知识的广泛传播、交流创造了条件。

　　雕版印刷是用刀在一块块木板上雕刻成凸出来的反写字，然后再上墨，印到纸上。每印一种新书，木板就得从头雕起，速度很慢。如果刻版出了差错，又要重新刻起，劳作之辛苦，可想而知。

　　北宋刻字工人毕升在公元1004年至1048年间，用质细且带有粘性的胶泥，做成一个个四方形的长柱体，在上面刻上反写的单字，一个字一个印，放在土窑里用火烧硬，形成活字。然后按文章内容，将字依顺序排好，放在一个个铁框上做成印版，再在火上加热压平，就可以印刷了。印刷结束后把活字取下，下次还可再用。

　　这种印刷方法虽然原始简单，却与现代铅字排印原理相同，使印刷技术进入了一个新时代。

　　后来，元代著名农学家与机械学家王桢发明了木活字，并创造出比较简捷的适于汉字复杂特点的转盘排字方法，后来又发明了金属活字，使活字印刷得到了改进。唐代的雕刻印本传到日本，8世纪后期日本完成了木板《陀罗尼经》o以后又传到朝鲜民主主义人民共和国、阿拉伯联合酋长国一带和东欧。15世纪，德国人学会了用合金铸宇，从此毕升首创的活字印刷在欧洲各地推广开来。

三．力学成就

《考工记·轮人篇》在论述车轮制造时，以受力、运动和不同接触地面的影响等因素出发，在讲到轮子的形状与运动快慢之间的关系时说：“凡察车之道……不微至，无以为速也”。“微至”是指轮和地面的接触面积少。就是说，车轮与地面接触少，就容易转得快。那么，怎样才能达到“微至”呢？它接着指出：“欲其微至也，无所取之，取之圜（圆）。”即要尽量把轮子做成理想圆。这是在实践中对滚动物体的滚动速度与滚动物体的接触面积大小有关的经验总结，是符合近代摩擦理论的。在论述如何检验轮子各部分是否做得均匀时，它说：“楺辐必齐，平沈（沉）必均。”“水之以视（视）其平沈之均也。”这里水之，即浸入水中，如果“平沈”即浮沉相同，则轮子各部分必定是均匀的，就符合制作轮子的要求了。这是浮力原理在制造轮子中的应用。在论述到轮子大小对拉力（牛或马）的影响时，它说：轮太矮，马就老在上坡一样。从现在力学知识看，当轮太低时，辕与地面成一角度，马除了要克服运动阻力外，要承受部分重力，因此马总象上坡一样费劲。这是实践中对斜面受力的一种极好的分析。

《考工记》还分析了与弹道有关的技术。它在《矢人篇》中说：“水之以辩其阴阳，以设其比，夹其比以设其羽，参分其羽，以设其刃，则虽有疾风，亦弗之能惮矣。”这就是说，为了要使箭在飞行中保持稳定，采取了把箭上的羽毛按一定比例对称地安排，然后加上箭头，则在飞行中就不怕风的影响了。接着又说：“前弱则俛（俯），后弱则翔（仰），中弱则纡（纡絗旋转之意），中强则扬。”“羽丰则迟，羽杀则。”这说明了箭杆如果前轻后重，或前重后轻，都会影响飞行的高度；中间轻重配置不当，会影响飞行的稳定性；羽毛太多，则飞行速度慢。而羽毛太少，则箭容易落向旁侧，射不到目的物。

《考工记》最早作出了关于物体惯性的论述。在《辀人篇》中说：“劝登马力，马力既竭，辀尤能一取焉”。意思是说，马拉车的时候，马已停止用力了，但车还能前进一段路程，这里指出了物体的一种基本属性——惯性，这也是世界上对惯性现象的最早论述。

东汉王充在对物体的运动进行了仔细观察的基础上，在《论衡》中指出了人的视觉，在观察物体的运动快慢时会造成错觉的原因和如何量度物体运动的快慢。他在《论衡》中说：“天行已疾，人去高远，视之若迟。盖望远物者，动若不动，行若不行；何以验之？乘船江海之中，顺风而驱，近岸则行疾，远岸则行迟，船行一实也，或疾或迟，远近之视使之然也。”说明是由于观察者离运动物体远近不同，因而感到它的快慢也就不同了的道理。这也说明王充已知道了视角差对于观察物体运动快慢的影响。在关于运动的快慢上，又说“日昼行千里，夜行千里，麒麟昼日亦行千里，然则日行舒疾与麒麟之步相类似也。”意思是太阳和麒麟在日间运动的快慢相比是一样的，说明已有了现代物理学中“速率”概念之萌芽。

关于力和运动的关系，王充说：“是故车行于陆，船行于沟，其满而重者行迟，空而轻者行疾，”“任重，其进取疾速，难矣。”又说“古之多力者，身能负荷千钧。乎能决角伸钩，使之自举。不能离地。”显然已不仅知道在外力的作用下，若外力大小一定，则物体越重，要它开始运动，或使之运动状态发生变化就越难。这显然是现在称之为牛顿第二运动定律的萌芽，而且还认识到内力不能改变物体运动状态这一事实。

漏水运转浑天仪和候风地动仪，是东汉张衡（公元78—139年）根据物理的力学原理先后制成的。它们分别在天象和地震观察上发挥了作用。漏水运转浑天仪是一台自动测示天象的仪器，它以一空心铜球表示天球，天球画有星座和黄道、赤道，紧附在天球外的有地平环和子午环等，天球可以支架在子午环上绕天轴转动。另外把计量时间的漏壶与浑象联系起来，即利用漏壶的等时性，以漏壶漏出的水为原动力，再通过浑象内部装置的齿轮等使传动和控制设备，以使浑象每日均匀地绕天轴旋一周从而达到自动地、近似正确地演示天象的目的。候风地动仪以精钢制成，形似酒尊，里面均匀排列八根“都柱”——上粗下细的立柱。由于都柱重心高，当地面一有震动，就极容易向震动方向倒下。尊外相应地设置八条口含小铜球的龙，每个龙头下面都有一只蟾蜍，昂首张口（见插页图5）。当某一都柱倒下时，就带动了连接的龙，使龙口张开，所含的铜球落下到其下面的蟾蜍口中。因此观察落下的铜球的方位，就可判断地震发生的方向。

　　在运动的相对性概念方面，晋天文学家束皙（261～303年）说过：“乘船以涉水，水去而船不徙矣”（《隋书·天文志》）；晋葛洪（283～363年），号抱朴子，在其著作《抱朴子·内篇·塞难》中说：“游云西行，而谓月之东驰。”《晋书卷十一天文志》更将这一相对运动的思想用于解释天体运行：“天旁转如推磨而左行，日月右行，随天左转，故日月实东行，而天牵之以西没。譬之蚁行磨石之上，磨左旋而蚁右去，磨疾而蚁迟，故不得不随磨以左回焉。”有极大价值的是至少成书于东汉时代的《尚书纬·考灵曜》（著者不详，收入明代孙毅编纂的《古微书》卷一《尚书纬》），该书在提出“地有四游，冬至地上行北而西三万里，夏至地下行南而东三万里，春秋二分是其中矣”的同时，提出了著名论断：“地恒动而人不知，譬如闭舟而行，不觉舟之运也。”这种对运动相对性的观点，《考灵曜》比伽利略的《对话》至少早约1500年。此观点说明我国古代物理思想达到过的高度。

伏羲为华夏始祖，被尊为三皇之一，作为代传说中的中华民族人文始祖，是中国古籍中记载的最早的王，是中国医药鼻祖之一，是我国神话中钻木取火的发明人。

我们再看一下人皇伏羲都有哪些成就呢？从神话故事或历史典籍的记载来看，父亲有许多了不起的成就。首先我们中国的阴阳八卦学说就是伏羲所建立的。其创立的伏羲八卦所蕴含的天人合一以及辩证法的思想观点对中国的影响十分深远。是中国辩证哲学的起点。其次教授渔猎，驯养动物，极大的提高了当时人们的生产力。同时用命令手下创造文字，取代了结绳记事。文字对于文化的重要影响不用多说。还发明了各种乐器，如情色等等。之后还将统治的地域分而治之。为后世治理社会提供了范本。自古以来，三皇五帝就受到了我们历朝历代的尊崇，伏羲作为三皇之首，可以说对于我们中华民族的文明发展起到了不可估量的重要作用。

作为华夏始祖的伏羲，后世又说他是钻木取火的发明者。这是为什么呢？让我们探究一下。中国的社会形态历经变迁，历经上古时代、奴隶社会、封建社会到而今的现代社会，其中火的使用，对我们中华文明的发展具有开创性意义。火不仅可以取暖照明同时也能用于煮饭，也就是说从生食到熟食的重要进步。根据中国的神话所记载，火是由燧人氏所发明。燧人氏是何许人呢？《韩非子·五蠹》有记载：“民食果蓏蜯蛤，而伤害腹胃，民多疾病。有圣人作，钻燧取火，以化腥臊，而民悦之，使王天下，号曰燧人氏。《古史考》云：“太古之初，人吮露精，食草木实，山居则食鸟兽，衣其羽皮，近水则食鱼鳖蚌蛤，未有火化，腥臊多，害肠胃。于使(是)有圣人出，以火德王，造作钻燧出火，教人熟食，铸金作刃，民人大悦，号日燧人。”

上述提到的燧人氏也被称为三皇之首，伏羲亦为三皇之首，即二者同为一人，故此，伏羲是钻木起火的发明人