蔡伦约61年(东汉永平四年)生,字敬仲,汉族,东汉桂阳郡人。汉章帝刘炟(56年—88年)即位后,常到各郡县挑选幼童入宫。75年(永平十八年)蔡伦被选入洛阳宫内为太监,当时他约15岁。他读书识字,成绩优异,于76年(建初元年)任小黄门。此后作黄门侍郎,掌管宫内外公事传达及引导诸王朝见、安排就座等事。
正宫窦太后无子,指使蔡伦诬陷章帝妃宋贵人“挟邪媚道”,通令她自杀。宋贵人所生太子刘庆被贬为清河王。窦后又指使人投“飞书”(匿名信)诬陷章帝妃梁贵人,强夺其子刘肇为养子并立为太子。章帝于88年卒,10岁的刘肇登基,为和帝,由窦太后听政。蔡伦因功被提拔为中常侍,随侍幼帝左右,参与国家机密大事,秩俸二千石,地位与九卿等同。中国历史上宦官干预国政,也正由此开始。
97年(永平九年),窦太后卒,和帝亲政。102年(永元十四年)和帝立邓绥为皇后,蔡伦立即投靠邓皇后。邓绥喜欢舞文弄墨,蔡伦为投其所好,甘心屈尊兼任尚方令,主管宫内御用器物和宫廷御用手工作坊。
尚方令本来是少府属官,主管刀剑等各种宫廷御用器具的制造,与中常侍高位根本不相称,但蔡伦尽力讨好,凡是帝、后喜欢的器物,都在尚方精制。邓后喜欢文史和纸墨,曾令各州郡岁贡纸墨,利用供职之便,常到乡间作坊察看,见蚕妇缫丝漂絮后,竹簟上尚留下一层短毛丝絮,揭下似缣帛,可以用来书写,从而得到启发,便收集树皮、废麻、破布、旧鱼网等原料,在宫廷作坊施以锉、煮、浸、捣、抄等法,试用植物纤维造纸,终于造出植物纤维纸。
在此期间,他总结西汉以来造纸经验,改进造纸工艺,利用树皮、碎布(麻布)、麻头、鱼网等原料精制出优质纸张,于105年(元兴元年)他将造纸过程、方法写成奏章,连同造出来的植物纤维纸,呈报汉和帝,和帝大加赞赏,蔡伦造纸术很快传开。人们把这种纸称为“蔡侯纸”,全国“莫不从用焉”。
同年,和帝卒,邓后所生百日婴儿即位,不到二年又卒。邓后再立13岁皇侄刘祜(94年—125年)嗣位,为安帝。刘祜是清河王刘庆之子,但由于他即位初期仍由邓太后把持朝政,蔡伦继续受到重用,114年(元初元年)被封为“龙亭侯”(封地在今陕西洋县龙亭铺镇),食邑三百户,从此进入贵族行列。
约于118年—119年(元初五至六年)蔡伦又被提升为长乐太仆,相当于大千秋,成为邓太后的首席近侍官,受到满朝文武的奉承。正当他权位处于顶峰之际,121年(建光元年)邓太后卒,安帝亲政。蔡伦因为当初受窦后指使参与迫害安帝皇祖母宋贵人致死、剥夺皇父刘庆的皇位继承权而被审讯查办。蔡伦自知死罪难免,于是自尽而亡。
蔡伦的发明创新不止造纸,他主管尚方期间“监作秘剑及诸器械,莫不精工坚密,为后世法”,“有蔡太仆之弩,及龙亭九年之剑,至今擅名天下。”对发展当时的金属冶炼、铸造、锻造及机械制造工艺起到了不小的推动作用。如当时的钢刀制造以炒铁为料,经多次锻打而百炼成钢。当时所制造的器物在质量、性能及外观上确实是精工制造,堪为后世仿效。
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