现代考古发掘表明，中国造纸术的出现并非始于东汉时期的蔡伦，从上世纪三十年代至今已先后发现了好几批西汉古纸，这些古纸有些看上去细薄均匀，有些看上去粗糙原始，但都能在一定程度上反映出我国古代造纸术的发明轨迹和工艺特点，也就是说，植物纤维纸这种新型书写材料的发明历史可以追溯到西汉时期。
考古发现
1933年，新疆罗布淖尔西汉烽燧遗址出土一张西汉麻纸，为白色方形薄片，四边残缺，长约40厘米，宽约10厘米，质地粗糙且不均匀，纸面残存麻筋，同时还出土了一批汉宣帝黄龙元年（公元前49年）的木简，由此可知这张麻纸是汉宣帝时期的遗物，考古学家黄文弼先生认为这是“初造纸时所做，故不精细也”。
罗布淖尔纸
1957年，陕西西安市东郊的灞桥出土了一批叠放于铜镜之下的纸片，纸张颜色泛黄，已裂成碎片，最大的一片长宽约为10厘米，最小的一片长宽约为3厘米，经过鉴定可知其原材料主要是大麻纤维，间有少许苎麻，绝大多数纤维作不规则异向排列，还观察到被切断、打溃的帚化纤维，说明经过了切断、蒸煮、舂捣及抄造等处理过程，只是制作工艺粗糙，并不易于书写，推测其年代不晚于汉武帝元狩五年（公元前118年），专家们将其命名为“灞桥纸”，现陈列于陕西历史博物馆。
灞桥纸
1973年，甘肃居延肩水金关西汉烽塞遗址出土麻纸两件，其中一件与汉宣帝甘露二年（公元前52年）的木简共存，出土时已经揉成一团，展开后最大的一片长约21厘米，宽约19厘米，色泽洁白，细薄均匀，一面光滑平整，另一面稍有起毛，质地细腻而坚韧，另外一件长约11.5厘米，宽约9厘米，呈深黄色，含有麻筋、线头和碎布头，结构比较松散，由于这两件古纸是在边塞地区出土的，因此专家估计内地纸张的出现时间应该更早。
肩水金关纸
1978年，陕西扶风县中颜村西汉窑藏的铜泡中也发现了揉成团的古纸，最大一片长宽约为7厘米，呈乳黄色，由于考古地层明确，考古工作者认为其制造年代很可能在西汉宣帝时期。
1979年，敦煌马圈湾西汉烽燧遗址出土古纸五件八片，据同时出土的纪年简考证，马圈湾纸为西汉宣帝元康至甘露年间的遗物，最大的一片长约32厘米，宽约20厘米，纸质有粗、细之分，纸色有黄、白之别，质地细匀，已具备麻质纤维纸的基本要求。
马圈湾纸
1986年，甘肃天水放马滩汉墓出土纸质地图一幅，纸薄而柔软，经过鉴定证实放马滩纸比灞桥纸更早，为西汉文景时期的遗物，纸上用墨线绘有山脉、河流、断崖及道路，画法与长沙马王堆汉墓出土的帛图类似，进一步证明西汉初期所造的纸张已经开始用于书写和绘图，这
也是目前世界上已知的最早的纸。
放马滩纸
由此可见，西汉时期已经发明了植物纤维纸，但由于没有留下确切的史料记载，所以最初的发明者已不可考，那么为何用纸书写的方式在当时并未普及呢？大概是由于蔡伦之前的植物纤维纸都很粗糙，不便于书写，直到蔡伦制作出质地优良、便于书写的纸之后才推广开来。
工艺改进
在蔡伦改进造纸术之前，造纸的原材料有很大的局限性，蔡伦改进后的造纸术可以用树皮做原材料，使纸的生产成本大幅下降，《后汉书》记载
蔡伦将造纸的方法写成奏折连同纸张呈献汉和帝，得到皇帝的大加赞赏并诏令朝廷使用和推广
，所以虽然西汉时期已经发明了植物纤维纸，但丝毫不影响蔡伦对造纸技术的巨大贡献。
《新诗造纸书画谱》
《后汉书·蔡伦传》记载，蔡伦字敬仲，桂阳（今湖南郴州）人，东汉明帝永平末年入宫为宦，汉章帝建初年间升为小黄门，汉和帝即位后升任中常侍兼任尚方令，主管制造御用器物。永元九年（97年）开始监制秘剑及各种器械，“精工坚密，为后世法”，同时还负责改进和推广造纸技术，“缣贵而简重，并不便于人，伦乃造意用树肤、麻头及敝布、渔网以为纸。元兴元年（105年）奏上之，帝善其能，自是莫不用焉，故天下咸称蔡侯纸。”，这大概就是后世普遍认为蔡伦是造纸术发明者的出处，但蔡伦是“蔡伦纸”的发明者应该毋庸置疑。
《新诗造纸书画谱》
蔡伦对造纸术的改进不仅限于扩大了原材料的范围，同时也改善了纸的制造技术，比如用破渔网作为原材料时要把小而硬的网结捣碎，这个过程如果不经过石灰水蒸煮是十分困难的。
蔡伦用渔网制成的纸被称为网纸，用破布制成的纸被称为麻纸，用树皮制成的纸被称为谷纸。经过学者考察研究，蔡伦的造纸工艺已经和现代的造纸程序极为相似，其制作方法为：将麻头、破布等原材料浸泡在水中使之润胀后用斧头砍碎，用清水漂洗后再浸入石灰水蒸煮，目的是将原材料中的木素、果胶、色素、油脂等杂质去除，之后再次用清水漂洗并入臼捣碎，然后倒入水中制成悬浮的纸浆，用多孔、致密的纸模捞出纸浆，沥干后会剩下一层薄薄的纸料，取下后经过干燥、砑光，就制成了纸。
造纸工艺流程示意图
此工艺的关键步骤有两个，一是用石灰水蒸煮，这是现代碱法化学制浆工艺的源头，二是纸模的设计应保证其孔径与纸浆的纤维尺寸相符，这样不仅可以迅速将水分排出，而且还可以让纸浆纤维在纸面上形成均匀的薄层，现代使用的纸模称为抄纸器，是长网或圆网造纸机的重要组成部分，而传统的手工造纸方法中使用的抄纸工具是精细编织的竹帘。
《新诗造纸书画谱》
后世影响
经过蔡伦的改革和推广，纸成为了最优秀的书写材料，逐渐代替了其他的书写材料并在世界范围内产生了深远影响，所以造纸术被称为中国古代四大发明之一。造纸术发明之后逐渐向全世界传播，大约在公元七世纪左右传播到了朝鲜和日本，而印度很有可能是通过来自中国的求法僧人引进了造纸技术，之后造纸术经过丝绸之路传播到了西域、阿拉伯，阿拉伯人又把这项技术传播到了埃及、摩洛哥，最后传至欧洲，
从而引起世界传播媒介技术方面的重大变革，蔡伦以其发明成为改变世界文化面貌的一位伟大的发明家。
《新诗造纸书画谱》
西方人一直错误地认为纸是阿拉伯人发明的，直到二十世纪初，英国人斯坦因在我国西北古长城的一座烽燧遗址中发现了一些用粟特文写成的信纸，他断定这些用破布褴褛制成的“褴褛纸”是中国古代的劳动人民发明的，至此纸的发明权属于中国才被全世界所公认。
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