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2017-05-05
畢昇活字印刷術 師大圖傳系重現
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圖文傳播學系吳祖銘教授(右二)、副教授徐照夫(中)、講師陳仙舟(右一)、學生謝銘峰(左二)、唐瑜謙(左一)等5位組成的印刷技術研究團隊,結合3D列印雕字和牙科齒模技術,證實畢昇的泥活字版印刷術的發明具體可行。
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科技與工程學院程金保院長主持學術研究成果發表記者會
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師大印刷技術團隊 率先證實中國才是最早發明活字印刷術的國家

印刷術是中國古代四大發明之一,是我們引以為傲的一項科學技術,但活字印刷到底由哪一國最早發明?一直以來都引起中韓兩國相互爭執,聲稱自己才是發明活字印刷術最早的國家。

國立臺灣師範大學印刷技術研究團隊,包括圖文傳播學系吳祖銘教授、副教授徐照夫、講師陳仙舟、學生謝銘峰、唐瑜謙等5位,依據北宋科學家沈括在《夢溪筆談》中所記載的文字敘述,按圖索驥依循畢昇泥版活字印刷術,利用松酯、泥土燒製而成的活字泥板。證明畢昇在西元約1041年左右,所發明的泥版活字印刷術的確可行。並且將研究結果發表在《印刷科技》第141期刊上,5月4日由科技與工程學院程金保院長主持學術研究成果發表記者會。

然而《夢溪筆談》是一部講述古代中國自然科學、工藝技術及社會歷史現象的綜合性筆記體著作。記載的科學研究,在國際具有公信力,英國科學史家李約瑟評價為中國科學史上的里程碑。

臺師大圖文傳播學系於「印刷科技史」課程中,探討世界最早的活字版印刷術,該印刷術是依據宋朝沈括在西元1085-1095之間著作”夢溪筆談”所提到畢昇在西元1041-1048之間創新的泥活字版印刷術,因而成為世界最早的活字版印刷術之發明證據,該發明經審議通過被列入聯合國教科文組織2010年「急需保護的非物質文化遺產名錄」,這個歷史的證據雖然經過歷代多位專家學者的考證和模仿印製,但是都與畢昇泥活字版印刷術的方式有些差異,例如清代翟金生用泥鋪在木盤底面來固定泥活字的印刷方式,顯然不同;同時對畢昇泥活字版印刷術的技術性領域之論述還存有一些無從觀察的技術現象與脈絡所在,例如沈括記載該事項是經過第2次傳說的事故,其中的人若未執行過泥活字版印刷術時,當然無法得知在泥活字版的印製過程中應有的要件,其中如”薄如錢唇”的泥活字如何用膠黏,如何排列,如何重複拿取、等,所以在模仿活字版印製的過程中是否符合”夢溪筆談”之內容所述也另人疑惑,因此本系印刷團隊以活字版印刷技術性來實驗模擬畢昇泥活字版印刷術。

本實驗是以活字版印刷術的基本作業規範,即製造活字、字盤,檢字、排版、刷印、以及還字等6項為實驗架構,然後將沈括記載畢昇泥活字版印刷術的內容有符合該活字版印刷作業規範者做為實驗項目,然後再進行活字版印刷的作業;

>>其中的製造活字的作業(如”其法用膠泥刻字,薄如錢唇,每字為一印,火燒令堅”,以及”有奇字素無備者,旋刻之,以草火燒,瞬息可成”);

>>其中的排版作業(如”先設一鐵版,其上以松脂臘和紙灰之類冒之。欲印則以一鐵範置鐵板上,乃密布字印。滿鐵範為一板,持就火煬之,藥稍鎔,則以一平板按其面,則字平如砥”);

>>其中的刷印作業(如”若止印三、二本,未為簡易;若印數十百千本,則極為神速。常作二鐵板,一板印刷,一板已自布字” );

其中的字盤(如’每一字皆有數印,如之、也等字,每字有二十餘印,以備一板內有重複者。不用則以紙貼之,每韻為一貼,木格貯之”);

>>其中的還字作業(如”用訖再火令藥熔,以手拂之,其印自落,殊不沾汙”)。

本實驗架構的作業過程,如下圖所示。

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1.製造泥活字的作業:

本實驗是應用三D列印機輸出薄如錢唇的塑膠活字,然後再應用翻製的方法將塑膠活字翻製成一母模,該母模再以濕的陶土翻製成膠泥活字,其中該濕的陶土要經陰乾後才能從母模中取出膠泥活字,然後將陰乾的膠泥活字修邊後,放在炭火中燒烤約30分鐘達到不會壓碎的程度而成泥活字,或則用電爐處裡加熱也可以獲得相同的效果。

2.字盤的規範:

畢昇是以木格來儲放多數同樣的泥活字,每一木格代表一個韻的字,並將其韻寫在紙上,該紙再貼在木格上,也就是說,每一木格是代表一個韻的泥活字,由於活字版印刷的作業需要使用很多不同的活字,則儲放活字的木格數量也須要很多,因此需要有字盤的規範來區分如此多數個不同的活字,同時對於相同韻的活字又應該如何區分,也未見說明,所以可以推論畢昇是沒有使用多數個不同的活字,才沒有字盤的規範說明。

3.檢字的作業:

檢字的作業是依據原稿(預備生產的印刷品)的內容(文字部分),依序檢出並順序排列在收集盒內(檢字盒),累積至適當的段落後,再進行活字排列的作業(排版),由於畢昇泥活字版印刷術的內容並無字盤的規範說明,在未使用多數個不同的活字就沒有檢字的作業。

4.排版的作業:

本實驗是應用一炭火爐當作熱源,取一些固體的松脂臘放在鐵板上做加熱試驗,發現鐵板上受熱後不久松脂臘就開始熔化成液體而且呈現透明狀;鐵板在熱的狀態,用夾具處理泥活字,其中呈現液態的松脂臘其粘度低,因此泥活字放在上面時,容易平移滑動,也不會傾倒,此時在鐵板上做泥活字的排列動作很方便,例如移動泥活字的方向隨時都可調整,而且在泥活字之間的空隙不須要塡入任何材料(例如空鉛之類),因此在排滿整頁的泥活字時,也不須使用鐵框來固定泥活字。

如果松脂臘有加入適量的草灰時,發現其黏稠度增加,而且存有顆粒狀反而影響泥活字的移動,所以很難整齊的排列泥活字,而且必須等到排好以後,再加熱鐵板讓混合的粘劑熔化後,才能再應用一塊平板放在泥活字的上面來壓,使其全面平齊,如此作業反而不方便。

該實驗的泥活字置放在熱的粘劑上時,因為不會傾倒,又容易排列,所以勿須使用一鐵框來限制泥活字的排列範圍;從實驗中發現只採用松脂臘為粘劑時,每一個泥活字也都能平貼在鐵板上,故免除取一塊平板放在泥活字的上面做壓平的動作。

待泥活字排列完成後,再將鐵板拿離炭火爐,一直等到鐵板溫度降低後,泥活字會因松脂臘凝固而粘牢於鐵板上,如此就完成排版的作業。

檢取泥活字在鐵板上做排列的動作時,需要考慮活字的方向性和排列順序(例如天、地、左、右的確認,如此才能完成一整頁的內容排列,這方面的技術性也未見於沈括記載的畢昇泥活字版印刷術之內容,所以可以推論畢昇是沒有進行一整頁版面排列。

本實驗發現,當泥活字有在鐵板上沾過松脂臘(粘劑)後,該鐵板、以及泥活字的背面都會保留一層薄薄的粘劑,該粘劑不易損耗,常溫時凝固呈現透明狀,加熱後呈現液體狀,也就是說,在常溫時,該泥活字就可以在鐵板上排列,待排列完成後,再加熱讓其粘劑熔化,然後再冷卻,即可完成印版;同時發現泥活字在鐵板上可以任意滑動排列的方便性,因此具有多種形狀的排列功能,例如排列出弧形狀、半圓形狀、或間隔大小的變化形狀,這是後來發展的木活字印刷、和鉛活字印刷都不容易實現的版面設計功能(如下圖所示)。

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5.刷印的作業:

在刷印的作業中,畢昇以2個人分工作業,1個人排版,1個人刷印,這是不一樣的作業內容,在雕版印刷的作業裡,其中的雕刻印版(相當於泥活字印刷作業的排版)需要很久的時間,這也是造成雕版印刷不能快速完成印刷品的主要原因所在,所以畢昇將耗長時間的雕刻印版作業改良為短時間的泥活字排版作業,因此才有可能加速了生產的速度;但是如何刷印卻未見說明,推測該刷印的作業在當時應該是屬於一般熟悉雕版印刷的刷印作業,所以無需特別交代說明。

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6.還字的作業:

在刷印的作業完成後,該泥活字版的泥活字需要取出再還回儲字木格,讓泥活字重複使用,該作業稱其為還字作業,本實驗將刷印後的泥活字版放置於熱源上加熱,待松脂臘(黏劑)軟化後,再取出泥活字,此時泥活字的溫度會燙手,因此需用夾具將泥活字夾起來等它乾燥,從熱的泥活字版上夾起泥活字,其背面仍然會沾黏一些液態的松脂臘(黏劑),因此必須等它乾燥後才能放下,否則該泥活字會沾黏在與其接觸的物體上,也就是說,一次只能夾一個泥活字,如果依照畢昇的”用訖再火令藥熔,以手拂之,其印自落,殊不沾汙”的做法,則所有的泥活字會互相沾黏一起無法分開,因此不能進行後續的還字作業讓泥活字重複使用;所以可以推論畢昇是沒有使用整頁版的刷印才會有這種想法。

本實驗的結果如下:

1.可實現宋朝畢昇泥活字版印刷術,同時驗證畢昇未進行整頁的印刷作業,即沒有印刷產品,因此後世不可能發現其產品。

2.從實驗中發覺畢昇泥活字版印刷術的排版作業技術是優於後來發展的木活字版、以及鉛活字版印刷術,但是該項技術未見於沈括的記載、以及歷代的考證中。

3.透過本實驗已設計一種手提裝置的專利品,該裝置可經由個人去操作實現畢昇泥活字版印刷術的特徵。

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