蔡倫發明造紙術
現代人類的日常生活離不開紙，紙早已是人類社會生活中的必需品，造紙工業已是許多國家的重要企業，一個國家紙的產量和消費量是衡量其文化發展水平的一種尺度。文化水平越高，紙的消費量越大。當人們享受著紙的好處和方便時，都不會忘記一千八百多年前，中國的一個偉大發明家——蔡倫，是他發明了造紙術。
在沒有發明紙以前，人們想出許多辦法來記錄文字和傳播文明，如利用樹葉、樹皮、麻布、獸皮、岩石等記錄文字和圖畫。在中國古代，我們的祖先也曾用龜甲、獸骨、石碑、石鼓、竹簡、木牘、縑帛、銅、鐵等材料來刻寫和鑄造文字。但這些記錄文字的材料使用起來都有一定的局限性和無法避免的缺點，使知識和文化的傳播受到很大的限製。就拿古代使用最普遍的竹簡來說吧，在竹簡上刻字，是一項浩大的工程，為了能夠長久保存，刻完後必須用火烤出水分，叫做“煞青”。然後還要用麻繩或牛皮繩一片片串起來，一長串的竹簡卷起來存放，稱為一“卷”或一“冊”，閱讀時從一頭展開。不過，那時一卷書的信息量比起現在的一卷書可差遠了，因為一卷書要適合人們拿在手中閱讀，太重了不方便，所以一部字數有限的書，刻在竹簡上就要分好多卷。古時的書可是龐然大物，戰國時的思想家惠施外出遊學，隨身攜帶的書就裝了五車，故有“學富五車”的典故。漢代的思想家東方朔寫了一篇文章獻給漢武帝，用了三千多片竹簡，進呈時，由兩個身材高大的太監吃力地抬進宮去。漢武帝每晚閱讀時，命太監搬上來一堆竹簡在龍書案上展開。這些竹簡和木牘用繩子串起來，天長日久，繩子磨斷了，簡片就會散亂；幾部不同的書堆在一起，一旦散開，整理起來也非常麻煩。
縑帛當然比竹簡木牘便於攜帶和保存，但這種以蠶絲為原料的東西太昂貴，一般讀書人根本用不起。
漢王朝是我國古代社會經濟文化空前發展，空前繁榮的時代之一。在這樣一個科學文化大發展的年代，竹簡、木牘早已滿足不了記錄和傳播文化知識的需要，全社會都在呼喚著一種物美價廉、使用方便的新型材料的誕生。
蔡倫正是為了滿足社會的這一強烈需求而發明了紙。造紙術的發明和推廣，使得蔡倫的名字進入了科學巨匠之列。紙的出現和傳播，迅速替代了傳統的書寫材料，使知識得到迅速而廣泛的傳播，文明獲得空前的發展；所以說紙的發明，是人類文化史上一件了不起的大事。蔡倫對於世界文化的貢獻是無法估量的。
蔡倫（？～121），字敬仲，湖南耒陽縣人。東漢明帝永平末年（約公元75年前後），蔡倫開始在洛陽京城皇宮內當差。和帝劉肇即位後（89），蔡倫做了中常侍，實際上就是皇帝的侍從宦官，傳達詔令，掌管文書，有時也參與國家的軍政機密大事。他聰明能幹，很有才學，敦厚正直。以後又擔任高方令，掌管和監督製造皇宮用的刀劍及各種器械。蔡倫認真負責，精益求精，他監造的刀劍器械無不精良、堅固，為後世仿效。
蔡倫是個愛動腦筋肯鑽研問題的人，他注意到用竹簡、木牘記載文字太不方便，就下決心研製一種新型的書寫材料。據說，有一次地方官向宮中進獻荔枝，蔡倫望著包荔枝的“絮紙”出了神。事後，他深入民間了解到，這種包果品的“絮紙”是一種自然成型的絲質薄紙，是製造絲棉的下腳料。在養蠶區，質量高的蠶繭用來抽絲紡織，質量差的蠶繭用來製取絲棉。製絲棉采用漂絮法，工匠們將煮過的蠶繭放在透水容器中，浸泡在水裏反複捶打，將繭打爛使蠶絲連成片狀，攤在竹席上晾幹後揭下，就製成了絲棉。絲棉作為寒衣的填充物，穿起來又輕又暖。取下絲棉後，一般竹席上還會粘有薄薄的一層短纖維，工匠們稱為敝棉（或惡絮），幹燥後揭下，就是那種包裝果品的“絮紙”。
後來，蔡倫又考察了加工麻的過程。在棉花未傳入我國的時候，達官貴人穿的綾羅綢緞是絲織品，而普通百姓穿的布衣則是用麻製成的。要想將麻的莖皮加工成可供紡織的纖維，需要將麻放在池塘中漚製。陽光使不流動的塘水溫度升高，而那些以麻中的果膠為食物的真菌就會繁殖起來，果膠被真菌吃光後，就剩下可作紡織材料的纖維縷，這就是“漚麻”。
考察漂絮和漚麻的過程，使蔡倫受到很大啟發，他決心造出一種價格便宜，方便書寫的紙來。他考慮到絲棉和麻價格太貴，不能作為造紙原料。要想造出一般平民百姓都用得起的紙，必須找到價格便宜，料源充足的造紙原料。經過反複試驗，蔡倫選用破布、破魚網、爛繩頭等為原料，粉碎搗爛成漿糊狀，再把漿狀物撈在細竹簾上，漏去水分，留在簾子上的纖維薄片定型幹燥後便成了紙。這種紙質地堅韌，書寫方便，價格便宜，很受人們歡迎。為了擴大造紙原料來源，蔡倫大膽地在原料中加入樹皮，而樹皮是木質韌皮纖維，不同於麻類的草本纖維，要離解木質韌皮纖維，工藝技術上要複雜得多，困難得多。經過深入研究，反複試驗，蔡倫發明了加入石灰等堿性物質高溫烹煮的辦法。這是一項了不起的發明，它使造紙的製漿工藝從漚麻這一生物過程中脫胎出來，變為堿液製漿的化學過程。起初的雛形紙是自然成型的，纖維交織不緊密，幹燥後會皺起來，無法書寫。為了解決這一難題，蔡倫還首創了竹簾抄紙和定型幹燥的技術，逐漸形成一套完整的工藝，使雛形的紙產生了質的飛躍，成為物美價廉的可供書寫用的紙。有誌者事竟成。蔡倫虛心向勞動人民學習，總結了製雛形紙的零散經驗，經過自己創造性的勞動，終於發明了一整套係統的、具有重大生產和實用價值的造紙技術，完成了人類文明史上的一項勳業。
公元105年，蔡倫把自己造出的紙呈獻給漢和帝，和帝很重視，讚許了他的才能，下令推廣他的造紙法。公元114年，蔡倫被封為龍亭侯。他利用自己的地位，借助政府的力量，使造紙術和紙張的使用在全國普及，受到人們，特別是讀書人的廣泛歡迎。世人懷著對蔡倫的景仰之情，將這種紙稱為“蔡侯紙”。
蔡倫在宮廷中當太監長達四五十年，難免不被卷入宮廷內部政治鬥爭的漩渦，以致在建光元年（121），已經年過花甲的蔡倫被迫服毒自盡了。一個偉大的發明家就這樣成了封建皇權鬥爭的犧牲品。蔡倫死後，漢安帝取消了他生前的一切官職和封號。
蔡倫雖然死去了，但他發明的造紙術卻受到世界上其他國家和民族的廣泛歡迎。它首先傳到朝鮮，又由朝鮮傳到日本。往西傳到中亞的撒馬爾罕，後來又傳到巴格達、大馬士革、埃及與摩洛哥。
公元1150年，阿拉伯人統治下的西班牙建起了歐洲第一個造紙廠。這時離蔡倫造紙術的發明已經一千多年了。直到18世紀末，世界各地的造紙工藝幾乎全和蔡倫發明的造紙術差不多。現代造紙工業已改用機器打漿和抄紙，但其基本原理，仍不出中國舊法。造紙原料絕大部分已為木漿，但造高級印刷紙、卷煙紙、宣紙等仍大多采用蔡倫造紙的那些原料。
造紙術的發明，利在天下，蔡倫因此受到人們永久的紀念，民間的造紙作坊都要供奉蔡倫為祖師。在他的故鄉耒陽縣城的東南，有一座幽靜古樸的蔡侯祠，那是公元1300年，耒陽知州陳宗義在民間募捐修建的。在蔡倫的墓地，陝西省洋縣龍亭鋪，也有一座蔡倫廟，1986年得到政府重修，並在此舉辦蔡倫及造紙史文物陳列。在世界各地，蔡倫受到不同種族、不同膚色的人們的敬仰：在美國的博物館裏，有蔡倫發明造紙術的事跡展覽；在法國建有蔡倫紀念館；在日本有蔡倫宮……人們永遠懷念和尊敬這位偉大的發明家。
近代化學奠基人波義耳
羅伯特波義耳（Robert Boyle，1627～1691）是英國著名化學家，世界近代化學的奠基人。他對世界化學界的重大貢獻是，用實驗事實科學地闡明了化學元素的本質，把化學確立為一門科學，使化學走上了科學的道路。波義耳之所以能成長為一位著名的化學家，對人類科學事業作出了重大貢獻，有他獨特的成長道路和經曆。
酷愛科學的少年
波義耳生長在英國大資產階級工業革命爆發時期。工業革命的蓬勃發展，對近代科學技術的發展和社會的進步起到了不可估量的推動作用，工業革命的浪潮波及到英國全社會。
1627年1月27日，波義耳誕生在愛爾蘭西南的利茲莫鎮一個富裕的貴族家庭。父親查理波義耳是愛爾蘭首府科克郡的伯爵，是個有名的大富翁，有15個孩子和大片的莊園。波義耳在這些子女中排行最小。波義耳的父親很重視對孩子的教育。因此，波義耳幼年就接受了啟蒙教育，智力得到了較早的開發。在他很小時，就表現出記憶力和語言方麵的才能，有“神童”之稱。
波義耳8歲那年，進入貴族子弟學校—伊頓公學讀書，那時他已經能用希臘文和拉丁文講話了。波義耳學習勤奮刻苦，成績優秀，尤其是對自然科學產生了極濃的興趣。
波義耳的父親是個尊重孩子，但又不嬌慣孩子的人，看到波義耳自幼酷愛科學，作為父親，他表現出極大的關注和支持。他常常勉勵波義耳要勤奮刻苦地學習，將來成為一名科學家，對人類的科學事業作出貢獻。因此他還為波義耳請來了優秀的家庭教師。
波義耳12歲時，在家庭教師的陪同下，到歐洲作長期旅行。他們去了法國、意大利、瑞士等國。在意大利，他廢寢忘食地閱讀了許多著名科學家的著作。廣泛的閱讀為他以後進行科研工作開闊了眼界，奠定了一定的理論基礎。
5年後，17歲的波義耳回到英國。不幸的消息正等著他：他的父親在戰爭中死去了。臨終前給波義耳留下一筆供他生活的遺產。父親去世後，波義耳的生活由他姐姐照顧。
幾年的異國遊學，波義耳眼界大開，他對自然科學的興趣越來越強烈，他深感自己還很年輕，渴望與當時著名的科學家交流、溝通、學習，共同探討當時的學術熱點，以拓寬自己的思路，增長自己的知識和才幹。
與著名學者的交流
波義耳從國外回到倫敦住在他姐姐家裏。他姐姐雷尼拉夫人對波義耳酷愛自然科學，給予了熱情的支持。在他姐姐家裏，經常有一些著名學者、科學家、文學家、哲學家在此聚會，討論一些學術問題。波義耳自然也就成了這個聚會的參加者。
法國著名數學家和哲學家勒內笛卡爾，是雷尼拉夫人家的座上客。他經常參加這種聚會，久而久之就成為波義耳的交談對象。笛卡爾在數學方麵的貢獻是創立了解析幾何，在哲學方麵的建樹是寫出了著名論文《科學中的正確運用理性和追求真理的方法論》（簡稱《方法論》）。《方法論》片麵強調科學和理性，反對經院哲學和實驗。
波義耳對這一片麵的觀點提出了自己的反對意見。他向這位著名科學家闡述說，把理性放在高於一切的位置是不對的，科學應該是實驗科學，理性應來自實驗。
波義耳很早就是美國哲學家培根的忠實信徒。他比較讚同培根的觀點，即“真正的知識應該建立在實驗研究方法的基礎上。”“一個哲學家，不應該像蜘蛛一樣，把理性花在搞陰謀詭計上；他應該像蜜蜂一樣，搜集事實，靠思維把它們釀成蜜。”
波義耳和笛卡爾的學術思想交流，一連進行了好幾天。波義耳從中受到很大啟迪，內心感到異常興奮。他們的學術交流話題很多、很廣，涉及了不少當時流行的學術熱點。
比如，物質組成問題。對於這一問題的討論，當時有“四元素說”和“三元素說”等觀點。“四元素說”是以畢達哥拉斯為代表的，他主張物質是由火、水、氣和土四種元素所組成的。“三元素說”是以帕拉塞斯為代表的，他主張物質是由硫、汞、鹽三種元素所組成的。這兩種說法到底哪個正確？波義耳對此產生了疑問。他認為要想得出正確的結論，解決這一科學難點問題，隻有靠實驗，實驗是解決一切問題的辦法，空談無濟於事。波義耳萌生了一個強烈的願望，要有一個實驗室，要建立起自己的實驗室，盡快開展實驗研究。
豪華住宅改建的實驗室
年輕的波義耳為了建立實驗室想了許多辦法，他不敢向姐姐請求在物質上的幫助，他想到了斯泰爾橋莊園，這是他父親留給他的遺產，那裏有一所豪華的住宅。他決定把住宅改建成自己需要的實驗室。自己的生活起居室、圖書館也建在這裏。經過一段緊張的施工建設，波義耳的實驗室於1645年竣工，開始交付使用。
波義耳又花了一筆錢，為實驗室配備了相當好的實驗設備儀器，並聘請了幾位有水平的實驗技術員。波義耳在實驗室裏進行了大量的物理、化學方麵的實驗。為了吸引社會上誌同道合的朋友，波義耳把自己的實驗室對外開放，當時社會上對化學和物理具有濃厚興趣的朋友，都前來參加這裏的實驗研究。不久，波義耳的實驗室成了一個具有特色並頗受科學界關注的實驗研究中心。
元素概念的確立
波義耳的化學實驗研究中心，對物質的組成最為感興趣，研究非常深入，成果顯著。波義耳經過十幾年的努力奮鬥，於1661年出版了他的化學名著《懷疑派化學家》。這是他對物質組成的科學論著，是近代化學史上的重要文獻。
全書摹仿科學名著《新科學對話》的風格，用對話體寫成，對當時占統治地位的元素說進行了全麵的批判。
書中共有四位人物，一位是逍遙派化學家，他代表了“四元素”說的觀點；一位是醫藥派化學家，他是“三元素”說的代表；一位是懷疑派化學家，他代表了波義耳本人的觀點；還有一位是中立派化學家，他保持中立。
逍遙派化學家認為，宇宙萬物是由土、水、氣和火四種元素組成，四種元素按不同的比例組合，就會形成各種各樣的物質，隻要改變四元素的比例，普通金屬也能變成黃金。
醫藥派化學家則認為，萬物都是由硫、汞和鹽三種元素按不同比例組成的。汞是一切金屬的本質，硫是一切可燃物所共有的，硫和汞結合就可以得到各種金屬。普通金屬與黃金、白銀的區別，就在於含硫、汞的比例不同和純度不同，如果除掉金屬中的下賤成分，普通金屬也可變為黃金和白銀。
這兩種觀點就是當時社會廣泛流傳的，物質組成的“四元素說”和“三元素說”。
懷疑派化學家代表了波義耳的觀點。他根據自己多年的大量實驗結果，駁斥了這兩種觀點。波義耳舉了黃金的例子。他說，黃金溶解在王水裏，肉眼看不見，但金子還存在於溶液裏，這不是元素；要進一步分解，得到更原始的微粒子，這才是元素。黃金不怕火燒，不管烈火怎樣燃燒它，都看不見它的分解，更沒有分解出硫、汞和鹽，也不可能含有土、水、氣和火。這就是說，黃金無論經過什麼化學反應，黃金的微粒是不變的。
波義耳代表懷疑派化學家，在列舉大量事實後得出結論，他認為物質的形成是複雜的。“四元素說”和“三元素說”是錯誤的。波義耳根據自己大量的實驗事實，給元素下了一個明確的定義：元素是不由其他任何物質所構成的最原始的、最簡單的、最純淨的物質，元素是有確定性質的、實在的，可覺察到的實物，是用一般化學方法不能再分解的最簡單的實物。
波義耳所說的元素，按現代的觀點是單質。波義耳對於元素的論證，徹底批駁了存在至少兩千餘年的陳舊的唯心主義的“四元素說”、“三元素說”的觀點，確立了科學的元素概念，使化學走上了科學研究的道路。
紫羅蘭變紅的啟示
波義耳在自己的化學實驗研究中心，和助手們一起，攻克了當時化學界長期爭論的難關。他的科研熱情越來越高漲，靈感的火花不斷地迸發出來。
一天，一位園丁把一束紫羅蘭放在實驗桌上，波義耳無意中把一滴鹽酸滴在一朵紫色花瓣上，他馬上把花拿起來，放到水裏去衝洗。結果，奇怪的現象發生了：紫羅蘭花變成了紅色。
偶然的發現令波義耳感到十分驚奇，也引起了他的認真思考；要判別溶液是不是酸，隻要用紫羅蘭花瓣放進溶液試一試就清楚了。既然酸能使紫羅蘭改變顏色，那麼堿是不是也能使紫羅蘭改變顏色呢？經過一係列實驗，他終於發現堿也能使紫羅蘭改變顏色，變成藍色。
波義耳又想如果不是紫羅蘭，而是其他有色植物呢？有色植物遇到酸而不是堿會怎麼樣呢？波義耳決定對玫瑰、地衣、五倍子、樹皮、石蕊、薑紅等有色植物進行實驗。它們分別與酸、堿作用，有的在酸作用下改變顏色，有的在堿作用下改變顏色。有趣的是石蕊和地衣，酸能使它們變成紅色，堿能使它們變成藍色。波義耳從石蕊製取浸液，把紙片放進浸液中浸透，再晾幹。把這種紙片放進溶液裏，隻要紙片改變了顏色，就可以鑒別出溶液是酸性還是堿性。波義耳把這叫做酸堿指示劑。現在仍在廣泛使用的石蕊試紙，就是當年波義耳的發明。
波義耳在研究五倍子浸液時發現，這種溶液和鐵鹽在一起，就會形成一種黑色的溶液，這種溶液可以當墨水用。波義耳仔細研究和配製了墨水的原料配方，後來人們沿用這個配方，生產了高質量的墨水達一個世紀之久。