一、诞生的历史条件
谈到蔡侯纸诞生的历史条件，如西汉以来书写材料骤然增大，简牍的笨重带来相当的困扰等等。这方面名家已有许多论述，这里不想重复，我们只谈相关的社会生产力条件、其他客观条件及个人素质条件等。
涉及到社会生产力条件，前文似乎也涉及到了，不错，是涉及到了，那里重点谈的是铁器斧类等不可能完成捣浆法的前提性工序“切料”，以及西汉缺少钢器利刃的证据问题。因为这本身是一个相应的问题，所以其中也少量地涉及到东汉有钢器利刃的问题，况且，也未详细列举东汉已进入发达钢器阶段的考古资料，因而对这一特别重要的问题还需详细论述。
前文已论述过，中国古代人从战国起就掌握了锻造粹火技术，然而这样生产的充其量是硬度和韧度较高的少量优质铁器，远远还达不到钢器水平，况且这样锻造和粹火技术也无法使炼钢业普遍化。早在西汉以前，中国古代人已以木炭和煤饼为燃料，且有用皮橐鼓风的记载，看来燃料问题已经解决了，也有的学者认用皮橐鼓风和加高炉型就可以炼出钢，拙见认为即使这样还达不到风量的要求，因为加高炉型固然加大了对流量，然而依靠人力皮橐鼓风的风力风量还是不够的，因为皮橐是木器加工水平还处于很低下、木制风箱还未诞生的产物，即使是一双人合力的皮橐，那么无论如何也达不到双人风箱的鼓风量，但不管是皮橐还是风箱，它的鼓风量毕竟在人力限度以内，靠这样的风力是炼不出钢的，于是比人力大得多鼓风设备在东汉就应运而生，这就是东汉初期杜诗所发明的“水排”炼钢法。
杜诗，东汉建武七年（公元31年），升任南阳太守，“造作水排，铸为农器，用力少，见功多，百姓便之。”这是利用自然水力鼓风的设备，关键这段的注文能说明问题：“冶铸者为排以吹炭，今激水以鼓之也，‘排’当作‘橐’，古字通用也。”对《后汉书》的这段记载，在山东滕县宏道院保存的东汉画像石上已清晰地展示出来，现代学者甚至根据这一石上之刻画复制出了“水排”炼钢图。从笔者20世纪50年代初期见到的水力磨来看，至少是一人力的20倍以上，是一畜力的5倍以上。只有这样，才能从根本上解决风力风量的问题，即以加大供氧量而升高炉温的问题。古代水力资源比现代丰富得多，以致今陕西关中还保留了许多古渡口名称。因而利用“水排”炼钢应当可以普及化，所以现代冶金史专家认为“以生铁为原料的炼钢技术是在公元一、二世纪实现的。”这个时限显然是指东汉时期。在中国古代史上，统治者最关心武器，至东汉时才全部成为钢铁制品，这是对杜诗“水排”炼钢法的有力佐证，如在徐州发现了东汉建初二年（公元77年）的五十钢剑。由此，统计上世纪50年代至80年代共40年的出土东汉钢铁武器，也应在1000件左右，全部统计那就更多了，如果集中展览，那简直是一个宠大的东汉兵器库。
东汉时期的钢器已进入发达时期，不仅由大量的钢铁出土资料直接证实，也为钢器的加工物所证实，这一点是远非西汉可比的，最可以证明的有5点：一是诸多的石棺石椁墓出土，这一点不仅表现河北定县出土的东汉中山简王刘焉这样王爵人家的墓葬中，就是没名堂的中等人家也能够以石棺石椁墓为安葬方式。为此笔者也统计了从20世纪50年到90年代的出土墓葬，近达400多座都采用了这种方式，和西汉的徐州楚王墓相比，这座西汉王爵人家的石椁水平就显得粗糙得多了，多半是借助自然石的板状略加修饰而已，据影照看，还达不到东汉中等墓葬的石椁水平。二是东汉出现大批的崖墓。主要集中在四川省的绵阳、简阳、乐山、彭山、涪陵、遂宁、宜宾等地，在云南省大关、昭通等地均有发现。笔者也统计了约40年的情况，仅四川一省就发现了达100多座，仅四川的彭山县就发现了30多座，乐山县也先后发现了20座以上。也有的学者认为这是由于白沙岩易凿的缘故，然而在崖石上要开凿出墓葬式大洞，这是绝非铁器可以解决的，且崖墓只出现在东汉而西汉连一座都没有。三是画像石刻，止1962年3月前，已发现出土物达800块左右，已统计50年出土物共计达2000多块石刻画。其中以山东省出土为主，其他省区也有集中性发现，如在浙江省海宁地区一次就出土63块。而其中东汉中后期多为浮雕，要刻陷石面使画像展示半立体式的浮雕绝非铁器可以完成，不但要钢器刻刀，还要质量相当好者才能完成，浮雕只出现在东汉也足以说明同一问题。四是石雕物的大批出土，前文已把同在陕西的东汉双狮、犀牛和西汉霍去病墓前的“马踏匈奴”和“石虎”作了对比，证明西汉还处于借助石物原型的略加修饰的铁器加工水平，而东汉已处于用发达的钢器大刻大凿阶段。其实东汉在这方面的出土物极多，如在四川都江堰泯江河道出土了李冰石像，使这位旷日达400年以上的战国水利专家至东汉才有石雕纪念物，又于河北省望都出土了形象逼真的石刻骑士俑。五是石刻文字的大量出现。截止1964年6月前，在东汉的中心地带河南就出土而保存了袁安碑、李孟初碑、张景碑、淮源庙碑、韩仁铭、尹宙碑、甘陵相尚府君碑、赵莉碑、刘熊碑、安阳残石四种、刘君碑等10多个有文字记载的碑石，此后在河南或在其他地方还发现了大批东汉碑文。这些碑文文字多在数百之上，并且多有纪年标志。除碑文之外，纪念性的石刻文字也不少，如陕西地区著名的褒斜道就留下了汉永平六年（公元63年）的“开通褒斜道石刻”和建和二年（公元148年）的“司隶校尉杨孟文的石门颂”两幅石刻文。甚至契约也以石刻文为历史见证，如在河南偃师县出土了东汉时的买田约束石券，汉隶文字达213个字。东汉时期的大型石祠、石阙的出现也是发达钢器加工物的明证，这些石祠、石阙也都有石刻纪年性文字，在四川昭觉县发现的东汉光和四年（公元181年）石表1座，其中汉隶文字达400多个，又发现残石阙10块，上有5个隶草文字和一石狮等。东汉出土了大批石刻文字，这和“欲求前汉之碑，卒不可得”的西汉形成了显明的对比。
顺便说一下，东汉的石刻是世界上任何一个文明古国无法比拟的，我国幅员广大，文物相对分散，如果集中展览，这些数目巨大的石棺石椁、崖墓、浮雕、石塑、碑阙大大超过了古代巴比伦和古罗马的所有石刻艺术，就是晚得多的文艺复兴时期欧洲石刻，也会在古代中国的东汉石刻艺术前折服。
石刻水平足以证明东汉时期已有发达的钢制刻器，也足以证明杜诗的“水排”炼钢法具有划时代的意义，我们看到东汉初期和中期的两个伟大发明家，即杜诗和蔡伦，且关系是没有杜诗的“水排”炼钢法，就没有相隔74年后蔡伦的“造纸法”（建武7年到元兴元年）。大凡生产力是绝对相关的，而古代的应用科学远远不若现代迅速，况且“水排”炼钢也有一个普及和提高的过程，东汉石刻的五个方面及钢铁兵器的成熟恰恰都在中期。由此可知，蔡伦造纸的社会生产条件已成熟。
当然还需要一系列具体条件，比如说个人素质条件及封建上层所给的机遇等等。据《后汉书·蔡伦传》，蔡伦“有才学”，曾被安帝（实际上应为邓太后，因为当时还是在太后临朝时期）于元初四年（公元117年）派去东观监典“通儒谒者刘珍及博士良史仇校汉家法”。从这几句话看，蔡伦原来也是个通晓汉儒学的文人，这样，他必然深知“缣贵而简重”对文人的困扰，从心理上讲，也深有造纸的要求。从“数犯严颜（当然指和帝持不同观点的脸色），匡弼得失”，而后又“每至休沐，辄闭门绝宾”看，政治上有些曲折后就不再介入，因为在封建政治背景下，好与坏都得结派，而蔡伦是“闭门绝宾”的态度，一方面说明他没有政治之嫌疑，一方面说他遇事专一。从有“才学”和不介入政治而遇事专一等方面看，他具备了造纸的心理素质。当然在封建皇权政治的背景下，不是说任何一个臣属想干什么就能干什么，一切都得从皇权的好恶考虑，而蔡伦恰恰是遇上了从小通“诗文”而立皇后后又仅爱“纸墨”的邓太后，这对蔡伦来说，是非常难得的机遇。我们在前一章和本章都论述了钢器利刃是造纸的必备条件，而蔡伦的职务是尚方令，而尚方令恰恰就主管“上手工作御刀剑诸好器物”，而蔡伦“监作秘剑及诸器械，莫不精工坚密。”另据《东观汉记·蔡伦传》的作者之一崔在《政论》中记载：“旧时永平建初之际战攻未久，朝廷留意于武备……有蔡太仆之弩及龙亭九年之剑，至今檀名天下”，“龙亭”就是蔡伦的侯爵名号。可见蔡伦的权限及对钢器利刃的专业水平已具备了造纸的主观、客观条件，也就是说，只有蔡伦才有可能把钢器利刃和造纸的“切料”条件加以综合考虑。
二、系统工艺及确定“发明”的依据
前文我们已引用一些纸业研究家关于“纸”的定义，这里有必要再重复一遍：朱志先生认为：“纸是植物纤维在水中叩解处理，并在网上使纤维交织络合，而后脱水干燥所形成的片状物。”而长期从事造纸工作的某些学者又把造纸的工艺概况为对植物纤维原料进行切料、沤煮、舂捣、抄提四个工序。笔者认为两者是一致的，因为原料方面都是植物纤维，只有进行切料、沤煮、舂捣，才有可能在水中叩解，才有可能“在网上……交织络合”。当然，“脱水”本身就是“抄提”环节，这一工艺我们在前二章已涉及了。
从《后汉书·蔡伦传》看，蔡伦使用的原料是“树皮、麻头及敝布、鱼网”，即树皮和陈旧麻物，自然属于植物纤维了。《湘州记》注文说：“耒阳县北有汉黄门蔡伦宅，宅西有一石臼，云是伦舂纸臼也。”石臼即四周高中间低的凹形石，自然是把树皮之类切短后再进行沤煮，然而才能放进石臼中，用木杵（或用生铁之类做捣头）上下用力捣成絮状物，然后把絮状物放进抄池中，最后经过抄提干燥后形成纸，因而《湘州记》所说的“明月池”即蔡伦所用的抄纸池。这里要注意的是《后汉书》和《东观汉记》的《蔡伦传》都涉及到蔡伦用树皮造纸的问题，前文已提到陈旧麻织物的自然脱絮问题，而树皮不可能有这种现象，因而可以说是捣浆造纸法的绝对性标志。因为要“舂捣”树皮，就必须先经过“切料”、“沤煮”环节。东汉时期有石臼之类的捣具已为考古资料所证实：20世纪50年代曾在安徽定远县一东汉古墓内出土了一件石臼，几乎同时，在江苏省的南京市栖霞山附近的东汉墓又出土了一件石臼，在许多东汉墓葬中，还出土了陶制臼，陶臼显然不是现实人的生活所需品，诺大石臼放在墓葬中是有相当难度的，这显然是设想逝者在另一世界上也有臼可用，如同后世兴起的纸制随葬品一样，东汉墓葬有陶臼的同时，也有陶楼，显然是现实人对另一世界生活的写照，足以说明东汉时使用石臼舂捣已很普遍。
我们可以把东汉当代学者及距东汉时间较近的《晋书》作者对蔡伦造纸的工艺记载集中一下：
①王隐在《晋书》中记载：“蔡伦以故布捣作纸”。
②晋人张华在《博物志》中说：“蔡伦始煮树皮以造纸”。
③东汉人桑软在《水经》中称蔡伦“捣故鱼网为纸。”
④《后汉书集解》引用了《晋书》版本之一称“蔡伦捣故布、鱼网抄作纸。”
《敦煌变文·韩朋赋》云“乃见韩朋，草饲马。”汉语的引申义也是根据本义的原则来引申，字“从刀”，这很明显是和“割、切、划”之类的划或上下压切断料方式相关，而和“从斤”类的斧砍动作无关，这一点和前文所述的调查材料是一致的。从上述四条分析看，蔡伦造纸已具备切料、沤煮、舂捣、抄提四大工艺。（即文中“煮”、“捣”、“抄”四个字）似乎行文是有区别的，在强调“故布”、“鱼网”这些陈旧麻织物时，并未说要沤煮，前文已说过，作为陈旧麻织物是早经过以脱胶软化之类原始工艺处理的，因而可以不经过沤煮环节。对树皮的处理受在变成纺织物前要脱胶软化的启示一样，因而必须有沤煮环节，当然，如同前文分析要捣浆先要“切料”一样，对树皮的加工有区别于陈旧麻物的仅是“沤煮”，因而是行文上只突出了这一特点。从历史文献上看，似乎晋人张华对树皮处理的工艺程序上看，先强调了“煮”，从对仍以树皮（如或称楮、构）为原料的纸乡调查看，和张华一致，应以“沤煮”在先，这样，结合东汉人的服饰，并以造纸术所要求的皮纸制作的四大工艺程序，可以以图5所示。事实上，实验证明，在“沤煮”等环节不加石灰（很可能是后起的工艺），也能制出粗糙的纸来。也有的学者认为鱼网是麻物经脂化处理才成为鱼网的，因而用鱼网造纸前还要再进行一次脱胶处理，即沤煮处理。拙见以为没有必要，因为蔡伦用的是旧鱼网，是在经常落水网鱼过程中经过慢性脱胶处理的，否则就不是旧鱼网了。
从上面四个主要工序分析中可以看出，抄提是以《说文》中有“苫”为标志而已解决了的，“沤煮”不是决定性环节，一是因为中国人在此前早就以麻织物为衣着，那必然要经过“沤煮”之类的脱胶软化处理才成为织物的，何况“沤煮”所用的金属容器和自然植物燃料也不成问题，因而从“切料”和“沤煮”的目的是便于捣浆上考虑，捣浆成为一个关键性工序，也就是说这是一个很关键性的思维。如同前述的“水排”炼钢法一样，把“铁”炼成“钢”的燃料、耐火材料及加高炉型等均已具备，关键是加大风力的问题。从春秋到西汉，就成纸来说一直处于自然絮的利用阶段，这样使纸业永远也进入不了批量性的社会化生产阶段，永远也不会使纸成为书写材料而代替简牍帛书，按《后汉书》的说法，永远也解除不了“缣贵而简重”的困境。捣浆法的本质是一个人工制絮过程，有了这个过程，才能使造纸达到“莫不从用焉”的程度，达到“天下咸称蔡侯纸”的程度。蔡侯纸的“四大工艺”A为“沤煮”，B为“切断”，C为“捣浆”，D为“抄提”。实验证明，A、B两工艺可以以B为先进行。
由蔡侯纸才进入人工制絮（以捣浆法为标志）的造纸法讲，是蔡伦发明了造纸术。如人们早就看见木头可以漂在水面，于是在生产加工水平已诞生时就把木头制成船，以其运载量为标志的社会使用价值就会骤然增大，我们一时还找不出更科学的词语把两种情况加以区别，只能说看见木头漂在水面为“发现”，把木头制成船为“发明”。同理，在瓦特前300年有人已提出蒸气可以作为动力的理论，也可称这种情况为“发现”，然而只有瓦特设计制造出了可以把蒸气控制成方向性动力机械，即蒸气机，称这种情况为“发明”。这两种情况显然是不能混为一谈的，从春秋到西汉，漂絮可以成纸是人们早就认识了的，然而如何人工制絮成为问题的关键，从这些同类的例举中可以看出，是蔡伦发明了造纸术。可以认为中国古代造纸术有两个源头，以春秋时期的自然絮利用为发现和启示源头，而东汉时以人工制絮为标志的蔡侯纸诞生为发明源头。
这里还要说明一个问题，就是分析中国古代史上的古纸用料问题时，不能认为仅皮料属蔡侯纸发明范畴，而麻纸不属于这范畴。前文已解释过，只有蔡伦用麻料制纸才有“捣”之类人工制絮的依据。此前，《史记·淮阴侯列传》是记载自然麻絮利用，而没有人工制絮的任何史料依据。有的学者对出土纸料情况作了统计，如魏晋南北明时期，对西北新疆和甘肃敦煌24种纸张的纸料鉴定，结果达21种为麻纸，仅3种为皮纸。这只能说从蔡侯纸起，各地制纸均有就地取材的倾向，西北新疆及甘肃西部缺少皮料，明显是当地只有麻料的造成的。可以断言，这些麻纸和毫无史料依据的“西汉麻纸”毫无关系。当然，从蔡侯纸对中国古代造纸史影响的主流看，还是以皮纸为主，如北京故宫保存的历代名帖达18种，而其中皮纸竟达14种，对宋元时期33种书画鉴定，仅一种麻纸，绝对以皮纸为主，其次是竹纸，对28种刻本书籍鉴定，也绝对以是以皮纸为主，竟无一本麻纸。我们已说过，皮料不可能自然起絮而是人工制絮的绝对性标志，可以说蔡伦开创的利用植物树类皮为原料的造纸法是中国古代造纸术的主流。
