秦汉时期，古代科技经历了一次大发展。以阴阳五行学说和气论为哲学基础，这一时期的数学、天文学、地理学、农学和医学五大学科各自形成了自己的独特体系。今天我们就来聊聊这一时期的科技成就和代表人物。

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蔡伦和造纸术

蔡伦，字敬仲，一般认为他出身于普通农民家庭。汉明帝永平末年，他入宫成为宦官。汉章帝建初年间，蔡伦升任小黄门，负责出入皇宫、传递诏令等工作。到了章和二年，章帝崩逝，太子刘肇即位，是为汉和帝。蔡伦因为在皇宫任职多年得到信任，被提拔为中常侍。中常侍自西汉起就是皇帝信任的近臣，给事左右，负责顾问应对工作。东汉初改变西汉制度，多以宦者担任此职。蔡伦也就此成了传达诏令、掌理文书、参预政事的高等宦官。

永元九年，蔡伦兼任尚方令，负责“监作秘剑及诸器械”，所造器械“莫不精工坚密”，为后世所效法。根据近代考古发掘资料来看，这一时期所造器物在质量上确实有着很高的水准，可见即使是兼任，蔡伦依然尽心尽职。这项工作还使得蔡伦对于制造技术产生了兴趣，每到休假之时，他就闭门谢客，亲历田野进行考察。

永元十四年，皇后邓绥下令郡国进献纸墨。当时由于蔡伦正在尚方令任上，负责御用器物的制造，能够随时随地接触到各地进贡纸张，这也为其改进造纸术提供了物质条件。同时作为皇帝的近臣，在宫廷文书档案整理过程中，蔡伦也深感“帛贵而简重，并不便于人”。于是他决心造出比前人所制更好的纸。

根据总结出的生产经验，他挑选出树皮、破麻布、旧渔网等，让工匠们把它们切碎剪断，放在水池中浸泡。待其中的杂物烂掉了，而纤维不易腐烂，就保留了下来。随后切断纤维，成为纸浆，再把纸浆与水混合制成浆液，然后用竹篾捞浆，使纸浆在竹篾上交织成薄片状的湿纸，最后把湿纸晒干或晾干，揭下成为纸张。

元兴元年，蔡伦将改良后的纸张献于汉和帝，受到重视。汉和帝下令在全国推广使用，纸张的应用得以推广，逐渐代替了简帛。后人将蔡伦改进制造的这种纸称为“蔡侯纸”。

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华佗与其医学成就

秦汉时期，由于政治稳定，经济繁荣，促进了工农业的发展和科技的进步。当时以《黄帝内经》为标志的中医基础理论初步形成，指导着临床实践。而到汉末，军阀割据，战事频繁，尤其是兵家必争之地的徐州、豫州一带战争不断，使得对于医学，特别是外科医学的需求日益增加。在这样的时期，著名的外科医家华佗由此诞生。

华佗，一名旉，字元化，沛国谯县（今安徽省亳州市）人，生卒年不详。文献并没有记载他的外科技术师承何处，但从他通晓数种经书来看，可以认为华佗较系统地继承了古代的汤药、针灸经验；另一方面他行医于民间，能密切联系群众，将战争年代中民间的医学经验集中和系统化，并在实践中提高和改进。

华佗对医学的贡献最突出的是创用麻沸散和精于外科手术。据《后汉书》记载，华佗遇到“疾发于内，针药不能及”的患者，“乃令先以酒服麻沸散，既醉无所觉，因刳破腹背，抽割积聚。若在肠胃，则断截湔洗，除去疾秽，既而缝合，傅以神膏，四五日创愈，一月之间皆平复”。手术前病人用酒送服的麻沸散，是医学史上记载的最早用药物麻醉的配方，成功的麻醉效果保证了华佗外科手术的施行。

华佗对麻醉学的贡献已得到国际医药界的承认。在20世纪30年代美国的拉瓦尔在其所著《药学四千年》中指出，“一些阿拉伯权威提及吸入性麻醉术，这可能是从中国人那里演变出来的。因为，据说中国的希波克拉底——华佗，曾运用这一技术，把一些含有乌头、曼陀罗及其他草药的混合物应用于此目的”。可见华佗不仅是外科学的鼻祖，也是药物麻醉治疗的先驱者。

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“上知天文，下知地理”的张衡

张衡字平子，南阳人。生于公元78年。他年轻的时候曾经游历长安和洛阳，又到太学里面读书，与当时的青年才俊互相切磋，通晓了百家学术。这个时候的东汉王朝，正经历着由盛转衰的阶段，于是在汉安帝永初五年的时候，出台了广征人才的政策，由于张衡擅长天文历法之学，被朝廷以“有道术”为由征招，从而开始在中央机构里面厚积薄发，施展才华。此后，他两次出任掌管天时、星历的太史令。在这个职位上，他持续进行观测和研究，他不仅精通天文历法，还深入研究了气象地震等领域。

在任职期间，张恒坚持以观测结果作为最可靠的基础。为此他记录了444个星官、2500颗星，这个数值接近西汉观测记录的4倍。他主张以对观测月亮而得出的九道法为基础制定历法，其特点是有可能连续出现3个有30天的大月或者2个只有29天的小月。这对当时人们奉行的大小月一个接一个出现的旧历提出了挑战，更与当时盛行的以谣谶预言为历法依据的迷信行为格格不入。

同时，张衡还拥有将实践升华为理论的抽象思维。他把当时较为先进的浑天说发展到一个新的阶段，提出天体如圆形的弹丸，永恒的绕南北两极的轴旋转，大地上平而下圆浮在水中，天球日月星辰都环绕着地面来转动，日月五星并不依附于天球，而是与天有着不同的距离，这也决定了他们运动速度的快慢。这些观点，能够比较好地解释日月食、星辰运动、昼夜长短变化等现象，在当时具有很高的理论水平。

当然，最令后人感兴趣的，还是张衡发明的许多精妙有趣的仪器。在天文方面，有用水力驱动，昼夜旋转显示星象的浑象，又叫浑天仪。它的机械装置，又能连带着驱动一台叫做“瑞轮蓂荚”的装置，这台仪器可以按照历法显示月相盈亏。在地理方面，张衡设计了用来探测远方地震的地动仪，绘制了显示各类地貌的地形图。此外，指南车、会飞的木雕、改良漏刻等等都不在他话下。

这些仪器把科学观测结果与巧夺天工的机械设计融为一体，用料和外观也极为精美华丽，发明它们并不是出自张衡的心血来潮，而是为了“以器载道”。这些仪器的展示效果越令人震撼，张衡的浑天说以及用灾疫来警醒世人，劝谏统治者的思想，就越发有说服力。因此，不论与同时代人，还是历史长河里的科技群星来相比，张衡都是非常突出的，这与他苦心孤诣、迎难而上的思想追求密不可分。

秦汉时期所取得的科技成就硕果累累，它对于推进古代中国乃至古代世界的发展也具有重要意义。书写材料的改良促进了人类文化的传播，医学的进步改善了人类的生存条件，天文地理学科的交流增进了人类对于宇宙的认识……这些历史的经验告诉我们，世界并不是孤立的，人类需要在彼此的交流与对话中成长，在知识的传播和共享中发展，最终去迈向一个崭新的未来。

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