东汉的科学

                候风地动仪——张衡              


《后汉书·张衡传》详细记载了张衡的这一发明
阳 嘉元年,复造候风地动仪。以精铜铸成,员径八尺,合盖隆起,形似酒尊,饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱,傍行八道,施关发机。外有八龙,首衔铜丸,下有蟾 蜍,张口承之。其牙机巧制,皆隐在尊中,覆盖周密无际。如有地动,尊则振龙,机发吐丸,而蟾蜍衔之。振声激扬,伺者因此觉知。虽一龙发机,而七首不动,寻 其方面,乃知震之所在。验之以事,合契若神。



白话翻译:
(顺 帝)阳嘉元年,(张衡)又制造了候风地动仪。是用纯铜铸造的,直径有八尺,盖子中央凸起,样子象个大酒樽。外面用篆体文字和山、龟、鸟、兽的图案装饰,内 部中央有根粗大的铜柱,铜柱周围伸出八条滑道,(还)装置着枢纽,(用来)拨动机件。外面有八条铜龙,龙口各含一枚铜丸,(龙头)下面各有一个蛤蟆,张着 嘴巴,准备接住龙口吐出的铜丸,仪器的枢纽和机件制造的巧妙,都隐藏在酒樽形的仪器中,覆盖严密得没有一点缝隙。如果发生地震,仪器外面的龙就震动起来, 机关发动,龙口吐出铜丸,下面的蛤蟆就把它接住。(铜丸)震击的声音清脆响亮,守候仪器的人因此知道发生了地震。(地震发生时)虽然只有一条龙的机关发 动,另外七个龙头丝毫不动,寻找它的方向,就能知道地震的地方。用实际发生的地震来检验仪器,彼此完全相符,真是灵验如神。




候风地动仪的外形与操作方式

根据引文,“候风地动仪”制成于东汉阳嘉元年(132年),是用青铜铸造的。仪体形状就像汉代酒樽。樽上装饰有篆文山龟鸟兽之形,樽的内部立一根铜柱,张衡 称之为都柱。都柱有八条滑道,称为“八道”。仪体的外部装有八条龙,分布在八个方位,龙口各含铜丸一个,龙头下方各放置一个张口向上的铜蛙(蟾蜍)。仪体 内部装有机关,与 体外龙头相连,一旦发生地震,机关被触发,龙口打开,铜丸落入铜蛙口中,发出声音,使掌管人知晓,并能判明地震来源的方向。 


  张衡通过自己巧妙的设计,使地震时仪体与都柱之间产生相对运动, 利用这一运动触发仪内机关,从而将地震报出。张衡地动仪的灵敏度很高,《张衡传》列举了一个具体例子:曾有一次,地动仪朝向西边的那条龙突然吐丸,但当时 洛阳城里并无震感,人们议论纷纷,都说地动仪不可靠。过了几日,送信人来到洛阳,报告说甘肃发生了大地震,大家这才信服了地动仪的精妙。

 

 候风地动仪的发明



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                        造纸术——蔡伦                  


《后汉书·蔡伦传》记载了造纸术的发明:
自古书契多编以竹简,其用缣帛(即按书写需要裁好的丝织品)者谓之为纸。缣贵而简重,并不便于人。伦乃造意(发明、创造)用树肤、麻头及敝布。鱼网以为纸。元兴元年,奏上之。帝善其能,自是莫不从用焉,故天下咸称‘蔡侯纸’。

白话翻译
自古书籍大多都编成竹简,那些用绸缎布匹写字的叫做纸。绸缎太贵而竹简太重,都对人来说很不方便。蔡伦于是想出一种方法,用树皮、麻头以及破布、鱼网造成纸。元兴元年上奏皇帝,皇帝夸赞他的才能,从此都采用他造的纸,所以天下都说蔡侯纸



                  造纸术的发明                

 
西汉(公元前206 - 公元8年)初,也就是在蔡伦发明造纸术之前,当时就已有了用废旧麻绳头和破布为原料制成的麻类植物纤维纸。1986年甘肃天水市放马滩西汉墓中出土绘有地 图的麻纸,年代为文帝、景帝(公元前179年 - 前141年)之时。1957年西安市灞桥也出土不晚于武帝(公元前141年 - 前87年)时的麻纸。


东汉定都洛阳后,西汉麻纸技术得以继续发展。邓皇后因喜欢文史及纸墨,曾令各州郡勿贡珍品, “但岁贡纸墨而已”,说明公元102年前各地已生产麻纸 进贡。凡帝、后喜欢的,蔡伦都在尚方精制。他掌管宫内文书档案时也深感“帛贵而简重,并不便于人”,于是他决定造出比西汉纸更好的纸。

为此,蔡伦总结了前代及同时代造麻纸的技术经验,组织生产优质麻纸。邓太后嘉其能,从此造麻纸技术在各地进一步推广。蔡伦在主持研制楮皮纸时,完成了以木本韧皮纤维造纸的技术突破,并扩充原料来源、革新造纸工艺。皮纸的出现是一项重大技术创新,蔡伦正是这项创新的倡导者。




元初元年(公元117年)邓太后鉴于内廷所藏经传传抄多误,乃诏儒者刘珍及 五经博士等人于东观校订,令蔡伦监典此事。东观是洛阳宫内藏书及著述之所,蔡伦领衔率这批学者校订,是为了向全国提供经书的标准文本。这次校订经书的工 作,是朝廷提供钦定经传纸写本的开端。因完成后要将所抄副本颁发各地方官,从而形成大规模用纸抄写儒家经典的高潮,使纸本书籍成为传播文化最有力的工具。

东汉纸于20世纪时在西北地区也曾出土。中国造纸术起始于西汉,在东汉时期打下坚实基础,至魏晋南北朝获得发展,且开始向国外传播。东汉在造纸史中是承上启下的阶段,而蔡伦他就是在这个历史阶段成为促进造纸术发展的关键人物。



 造纸术

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