东汉永元年间，洛阳宫城的文书房里，总有堆积如山的竹简。史官们俯身抄写时，常要费力搬动成捆的简册，稍不留神就会碰倒木架，引得竹片哗啦啦散一地。皇帝批阅奏章，往往要让内侍抬来数箱简牍，翻查一页就得抽拉半天。宫人若用帛书传递消息，又总被太后告诫：“帛贵如金，非军国大事不可轻用。”
时任尚方令的蔡伦，每回出入文书房都看在眼里。这位来自桂阳的宦官，因心思缜密、做事勤勉，深得汉和帝信任，掌管着宫廷手工作坊。他见史官们抄完一卷书，手指被竹片边缘磨得红肿；又见西域使者带来的羊皮卷虽轻便，却因质地粗糙，墨迹常晕染不清，不由得常在灯下思忖：“竹木笨重，帛皮昂贵，若能寻一物，轻如蝉翼，廉如草木，能承笔墨，方是万民之福。”
蔡伦并非凭空空想。他少年时曾见故乡妇人漂洗蚕丝，竹筐里残留的丝絮经水冲日晒，会结成一层薄薄的绵片，虽脆薄不堪用，却能隐约留痕。入宫后，他又在尚方监见过工匠用麻纤维造纸，只是那纸粗糙多渣，仅能包裹物品，不堪书写。“丝絮太少，麻料太糙，若换些材料，未必不成。”他把这个念头记在心里，开始留意世间可成纸的原料。
永元十四年，蔡伦带着工匠到洛阳郊外考察。在一处农家院落，他见老妇正将破旧麻布、渔网剪成碎片，泡在缸里准备沤肥。“这些破布烂网，除了肥田，还有他用吗？”蔡伦指着缸中杂物问。老妇笑道：“前几日暴雨冲垮柴房，这些东西泡得发涨，捣一捣倒能填墙缝。”
说者无心，听者有意。蔡伦蹲下身，捡起一块泡软的麻布，手指捻动间，纤维竟丝丝分明。他忽然想起尚方监的麻纸：“麻能造纸，破布也是麻，渔网、树皮莫非亦可？”当即让工匠取来破布、渔网、树皮，带回作坊试验。
初时，工匠们将材料直接捣成碎末，加水搅拌后倒在竹篾上晾晒，得到的“纸”却像蜂窝，满是孔洞，稍碰就碎。蔡伦不气馁，亲自动手拆解步骤：先将材料分类——树皮需剥去粗皮，取内层软韧处；破布、渔网要反复捶打，去除油污；再将这些原料投入大锅，加草木灰煮上半日，直到纤维变得软烂如棉。
“煮是为了去杂，捣是为了匀质。”蔡伦一边示范，一边讲解。他让工匠用石臼将煮好的原料捣成浆，又发明了“抄纸帘”——用细竹篾编成浅框，边缘包上铜条，这样舀起纸浆时，既能留住纤维，又能让水分快速漏下。浆要匀，帘要平，晾晒时要避开烈日直晒，以防起皱……蔡伦带着工匠们反复调试，光是抄纸帘的竹篾密度，就试过二十多种。
三个月后，第一张像样的纸诞生了。蔡伦用毛笔蘸墨写下“永元十四年秋”，只见墨迹流畅，不晕不渗，纸张轻薄如帛，托在手中竟能透光。他让小吏试着折叠，反复十次也未断裂，不由得抚掌道：“成了！”
消息传到汉和帝耳中，和帝召蔡伦入宫献纸。当蔡伦将一卷尺许宽的白纸铺开在御案上，帝后及群臣皆惊——那纸比帛洁白，比竹简轻便，提笔书写时，笔尖顺滑不滞，竟比帛书更易控制。和帝挥笔写下“嘉惠万民”四字，墨干后，他卷起纸卷，对蔡伦说：“此等好物，当颁行天下。”因蔡伦后封龙亭侯，这纸便被称作“蔡侯纸”。
蔡伦并未停止实验。他发现不同原料造的纸各有妙用：树皮纸厚实，适合书写经文；麻纸细腻，宜作信笺；渔网纸坚韧，可用来包裹物品。他将这些心得编成《造纸法》，刻在尚方监的石碑上，让各地工匠抄录学习。又定下“选材三原则”：取之不尽（如树皮、破布），制之不难（避免复杂工序），用之不费（成本低廉），为后世造纸立了规矩。
纸的普及，悄然改变着天下。往日只有世家大族能藏书，如今寻常书生也能买纸抄书；边陲驿馆传递军情，不再用沉重的简牍，一卷纸便可写尽千言；甚至民间小儿学字，也能用废纸练习，不必再在沙盘上反复涂抹。有老史官摸着纸卷感叹：“昔年抄一部《论语》，需车载简牍；如今一卷纸足矣，蔡公此举，胜过筑十座藏书楼！”
蔡伦深知造纸工匠的辛劳。舂浆需用蛮力，抄纸要凭巧劲，晾晒更要看天吃饭。他特意改良工具：将石臼改为脚踏碓，省却一半力气；在抄纸帘上加木柄，方便工匠持握；又设计了可调节角度的晾晒架，能随日照转动。他还告诫工匠：“纸为文之载体，造时需心净手洁，不可混入沙砾，以免污损笔墨。”
晚年的蔡伦，虽遭宫廷变故，却始终牵挂造纸之术。他被贬到封地后，仍派人到各地巡查，看工匠是否遵循古法，原料是否按需取用。传说他临终前，还在纸上写下“纸存文存，文存国存”八字，嘱咐弟子将此语传于后世。
造纸行业从此有了传承的印记。学徒拜师，需先学辨料——能准确说出树皮、麻头的优劣，方可入门；工匠腰间常系一小纸卷，上面拓着蔡伦的画像，取“祖师随身，技艺不失”之意；开工前必在纸浆缸前焚香，祷曰：“蔡侯赐技，浆匀纸韧，笔墨有凭，文脉永续。”
相传蔡伦诞辰为三月十七，每逢此日，各地纸坊皆停工一日，在作坊门口设案，供奉抄纸帘、石碓、晾晒架三样工具，案前摆上最新造的白纸、一砚浓墨。工匠们依次上香，执笔在纸上写下“敬祖师，传古艺”六字，再将纸焚化，谓“送文于天”。若灰烬飘向东南（蔡伦故乡方向），则兆当年纸质上佳。
到了魏晋时期，造纸术已传遍南北。王羲之写《兰亭序》用的“蚕茧纸”，便是在蔡伦技法基础上改良而成；北魏贾思勰在《齐民要术》中记载的造纸工序，仍遵循“煮料、捣浆、抄纸、晾晒”四步，只是工具更精巧了。唐代的宣纸、宋代的竹纸，虽原料有别，却如西安碑林里一块唐代石碑所刻：“无蔡侯之法，文何以传？无纸之载，史何以续？”
江南纸坊有副对联，道尽蔡伦之功：“破布化素笺，承千年笔墨；残麻成玉纸，载万世文章。”这纸，轻如鸿毛，却能托起文明的重量；薄如蝉翼，却能留住历史的温度。
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