在实地考察基础上，李冰确定了治理岷江的周密方案。按照这一方案，首先就要打通玉垒山，使岷江水能够畅通流向东边，这样既可以减少西边的江水，使西边的江水不再泛滥；同时，也能解除东边的干旱，使滔滔江水流入旱区，灌溉那里的良田。于是李冰组织了上万名民工，打响了开凿玉垒山的战斗。这是治理水患的关键环节，也是都江堰工程的第一步。
人们盼望着都江堰的修成能解除千百年来的旱涝灾害，给万亩良田带来丰收，使人们过上安居乐业的生活。但是由于开始时施工没有经验，加上玉垒山山石坚硬，工程进度极其缓慢，每天只能凿开很少一部分山石，时间久了，民工的积极性也会受到影响，甚至有可能半途而废。为此，李冰天天苦思冥想，坐不稳、睡不安。于是，他又发动民工出主意、想办法，集中众人的智慧。有一个很有经验的老民工建议：应当在岩石上开一些沟槽，然后放上柴草，点火燃烧。民工们先在尖山虎头岩岩面上架起大量木柴点火燃烧，一直烧到岩石发红，再用冰凉的江水，一瓢瓢泼向滚烫的石面，经过热胀冷缩，岩石崩裂疏松之后，民工们才腰系吊绳，登上虎头岩，挥锤凿打。李冰采纳了这一建议，实践证明非常有效，工程进度大大加快。
经过一段时间的共同努力，终于在玉垒山开凿了一个20米宽的口子，这就是都江堰非常有名的“宝瓶口”。奔流不息的岷江水通过宝瓶口源源不断地流向东部旱区，都江堰的第一大工程终于完成。为了使岷江水能够顺利东流且保持一定的流量，并充分发挥宝瓶口的分洪和灌溉作用，李冰在开凿宝瓶口以后，又决定在岷江中构筑分水堰，将江水分为两支：一支顺江而下，另一支被迫流入宝瓶口。在江心构筑分水堰是一项很艰巨的工程，因为江心水高浪大，水流急，筑成的堰堤很坚固，否则随时都会被洪水冲走。李冰在构筑分水堰时，开始采用往江心抛石的办法，使石块逐渐增高、加大而形成堰堤，结果没有成功。抛下去的石头，经不住洪水的冲击，不断地被洪水冲走。李冰再次陷入困境。但他并没有灰心，而是积极寻找办法。他想到了岷山一带盛产大竹，许多当地人用竹子盖房，编竹笼盛东西，这使他大受启发。于是他决定借鉴其方法，请来许多竹工，然后让他们编成长3丈、宽2尺的大竹笼，再在里面装满鹅卵石，然后让民工将沉重的大竹笼一个一个地沉入江底。结果大竹笼在急流的水中安然不动，稳稳地固定在那里，就这样分水大堤终于建成。大堤前端的形状好像一条鱼的头部，所以被称为“鱼嘴”。鱼嘴的建成将上游奔流的江水一分为二：西边称为外江，他沿岷江河面顺流而下；东边称为内江，他流入宝瓶口。江水然后再分成许多大小河渠，形成一个纵横交错的灌溉网，浇灌成都平原的千里农田。从此以后成都平原就很少有水旱灾难。
后来，为了进一步控制流入宝瓶口的水量，防止灌溉区的水量忽大忽小，李冰又在鱼嘴分水堤的尾部，靠着宝瓶口的地方，修建了分洪用的平水槽和“飞沙堰”溢洪道。飞沙堰同样采用竹箱装卵石的办法堆筑，堰顶做到比较合适的高度，起一种调节水量的作用。当内江水位过高的时候，洪水就经由平水槽漫过飞沙堰流入外江，使得进入宝瓶口的水量不致太大，保障内江灌区免遭水灾。
公元前256年，历时14年之后，世界水利史上的惊世之作——都江堰建成竣工，开始了他对四川平原持续至今的影响。此后，从成都出川的畅通水路上，漂满了船舶，岷江上游沿岸的木料顺水而下，运往成都制造战船，士兵和兵器都直接在成都集散。面对岷江之水在成都平原上的新水源，老百姓纷纷主动开挖大小沟渠，把水引向田间。巨扇式的渠网使广袤的平原和附近的丘陵一改旧貌，短短数十年就使曾经旱涝无常的四川盆地增加了万亩良田。
从公元前230年开始，又有十万秦国人，陆续从北方迁往蜀地，与当地居民共同开垦广阔的平原。囤积的粮食使蜀郡成为当时天下最大的粮仓。秦国国力与日俱增，成为当时中国疆土上最强大的王国。
编者小语：
千年沧桑之后，都江堰不仅没有衰退成为历史遗迹，发挥的效益还与日俱增。控灌的农田从秦汉时代的一百多万亩，增加到了今天的一千多万亩。由于都江堰崇尚自然的治水思路，有浓厚的东方哲学色彩，使他在漫长的时代里，已经与自然融为了一体，浑然天成，所以才能生生不息，历久弥新。都江堰使后人受益无穷，李冰也受到世人的尊敬，有人设庙祭祀，并称之为“李王”，以示对他的纪念。
【造纸术的改进者——蔡伦】
蔡伦进宫
蔡伦（公元61年—公元121年），字敬仲。桂阳郡耒阳（今湖南耒阳）人，耒阳地处今湘江支流耒水流域，是谷米之乡。出身于普通农民家庭的蔡伦，从小随父辈种田，但他聪明伶俐，很会讨人喜欢。
东汉明帝刘庄年（公元58年—公元75年）未，当时他约15岁，开始在宫掖做事。到汉和帝刘肇即位时，他做了皇帝的侍从宫官，传达诏令，掌管文书，参与军政机密大事。他读书识字，成绩优异，于建初元年（公元76年）任小黄门（宦官中职务较低者）。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。章帝于公元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。
永平九年（公元97年），窦太后卒，和帝亲政。永元十四年（公元102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。他制造的刀剑“莫不精工坚密”，成为后世制造刀剑效法的榜样。
改进造纸术
蔡伦平时善于观察周边事物，凡事喜欢动脑筋，富于想象力和创造力，富于革新精神。公元105年，蔡伦为了改变当时书写记事材料“缣帛贵而简重，且不便于人”的状况，他经过反复实验研究，发明了用树皮、废麻、旧布、烂鱼网作为原料的造纸术，成功地造出了世界上第一张植物纤维纸，并在东汉和帝元兴元年（公元105年）奏报朝廷后在民间推广。人们称这种纸为“蔡侯纸”。直到今天，世界上造纸原料和技术都是在此基础上推广开来的。
蔡伦的发明，使造纸原料多样化，又降低了纸的成本。利用树皮做原料，更是一个新的发现，并为造纸业开辟了广阔的新途径。蔡伦造纸的基本工序是，首先把原料切碎，捣成浆状物，再经过蒸煮，除去杂质，然后在席上摊成薄片，放在阳光下晒干。用这种方法造出来的纸，表面细致、光滑，书写性能好，颜色洁白，长期保存也不会回色变黄。
安帝年间（公元114年），和帝的皇后邓太后因蔡伦久侍宫中，封他为龙亭侯。以后，蔡伦在长乐宫中专管皇帝的车马事。公元118年，皇帝见经传文章多不正规，就命刘珍和良史校订经文经书中的谬误，指定蔡伦监管他们的工作。蔡伦受窦后（汉章帝刘旭后）的微词授意，诬陷安帝祖母宋贵人。太后死后，安帝亲自处理政务，命令蔡伦自己到廷尉处接受处罚。蔡伦蒙受耻辱，遂洗净身体整戴衣冠，自杀而死。
蔡伦用简单的设备，从纺织品废料中制成植物纤维纸，是人类文化史上的一件大事。蔡伦的造纸术为我国古代科学“四大发明”之一。他不仅对我国科学文化的发展起了促进作用，也是我们中华民族对世界文明的伟大贡献。
编者小语：
蔡伦的发明居于世界首创地位。公元八世纪阿拉伯人才开始用破布造纸，十五世纪，德国、意大利等国才掌握这种造纸技术。我国历代造纸工人在蔡伦造纸技术的基础上，又不断改进和提高工艺，拓展原料的品种和来源，制成适应各种用途的纸张。我国的造纸技术后来传到越南、朝鲜、日本以及欧洲、美洲等国，对世界造纸业的发展起到了推动作用。
【刻苦钻研的全才——张衡】
张衡的著作
张衡，字平子，章帝建初三年（公元78年），生于南阳郡西鄂县石桥镇一个破落的官僚家庭（今河南省南阳市城北五十里石桥镇）。祖父张堪是地方官吏，曾任蜀郡太守和渔阳太守。张衡幼年时候，家境已经衰落，有时还要靠亲友的接济。正是这种贫困的生活使他能够接触到社会下层的劳动群众和一些生产、生活实际，从而给他后来的科学创造事业带来了积极的影响。当时的南阳是经济和文化都很发达的地区，有“南都”之称。张衡在这样的环境熏陶下，加上他自幼刻苦好学，在青少年时代就已经为后来从事文学和科学事业打下了良好的基础。
由于家中的经卷典籍慢慢地不能满足张衡的求知欲望了，于是从十六岁开始，他便离乡游学，广结学者名流。他曾到汉朝故都长安一带，游览了当地的名胜古迹，考察了周围的山川形势、物产风俗、世态人情。后来他又到了当时的首都洛阳，就读于最高学府——太学。并成为学识比较渊博的学者。当时，地方上曾经推举他做“孝廉”，公府也多次招他去做官，但都被他拒绝了。
和帝永元十二年（公元100年），二十三岁的张衡应邀回乡出任南阳太守鲍德的主簿，掌管文书工作，并在办理政务之余，潜心于文学创作。他以游学长安和洛阳的见闻作为素材，先后花了十年工夫，精心雕琢、反复修改，于安帝永初元年（公元107年）写成著名的《东京赋》和《西京赋》，总称为《二京赋》，这两篇作品描写了京城长安和洛阳的繁华，抨击了那些过着荒淫无耻生活的官僚贵族。语言瑰丽，旁征博引，内容丰富，反响也很大。除此双赋外，张衡还写了许多诗和铭文，在形式上被认为是中国最早的完整的七言诗，被人们广为流传。
后来，鲍德调任，张衡便辞职回家。掌握朝政的皇亲邓骘为了笼络士人，几次派人邀请张衡作他的幕僚，以增强自己实力。但张衡厌恶外戚专权，一心想专心钻研学问，每次都坚决地拒绝了。
在张衡三十四岁的时候，他的研究兴趣逐渐转到哲学和自然科学方面。他很喜爱扬雄的哲学著作《太玄经》。《太玄经》的内容涉及天文、历法、数学等方面，引起了他很大的兴趣。《太玄经》里的一些朴素的唯物主义观点也给了张衡很大的启发。他经常观察日月星辰，探索他们在天空里运行的规律，对天文、历算进行了精湛的研究，最后写成天文学巨著——《灵宪》。
张衡是东汉中期浑天说的代表人物之一；他指出月球本身并不发光，月光其实是日光的反射；他还正确地解释了月食的成因，并且认识到宇宙的无限性和行星运动的快慢与距离地球远近的关系。
在《灵宪》中，宇宙演化的思想又有了新的发展。张衡把天地的形成划分成三个阶段。第一个阶段称为“溟涬”。在这一阶段里，整个原始宇宙是“幽清玄静，寂漠冥默，不可为象。厥中惟灵，厥外惟无。第二个阶段”所谓“灵”，是一种阴性的精气，看不出任何形象，也没有明显的运动，因此，整个宇宙空间中一片寂静。经过很长很长的时间，从灵中逐渐生成各种不同的气。这些气互相混合在一起，“并气同色，混沌不分”。这混沌的元气，自然还没有固定的形状，而且也分辨不出他们的运动速度。这个混沌的阶段称之为“庞鸿”，也是一个很长很长的时期。然后来到第三个阶段，称为“太元”。这时，那片混沌同色的元气发生了分离。清气向外，形成了圆球形而不停运转的天；浊气向内，积淀凝结成为一个上面平而静止的半球形大地。此后，由于天和地的互相结合与作用，产生了天上的日月星辰和地上的万事万物。
由上可知，张衡不但继承了先辈学者的优良传统，认为天地的形成是物质自身变化发展的自然结果，而且更加强化了这一传统的唯物主义倾向，他更明确地表明了，在演化的各个阶段中都是物质——气，而且只有气在起着作用。
安帝永初四年（公元111年），张衡应征进京，先后任郎中、太史令、公车司马令等低、中级官职。其中担任太史令时间最长，前后达十四年之久。太史令是主持观测天象、编订历法、候望气象、调理钟律（计量和音律）等事务的官员。在他任职期间，对天文历算进行了精湛的研究，做出了重大的贡献。
张衡的研究
汉朝时，关于天体运动和宇宙结构的学说已经出现了三种：盖天说、浑天说和宣夜说。盖天说又称天圆地方说，认为天是圆的，像一把张开的伞，地是方的像一个棋盘；浑天说认为天地的形状像一个鸡蛋，天与地的关系就像蛋壳包着蛋黄；宣夜说认为天没有一定的形质，日、月、五星（金、木、水、火、土五大行星）等都飘浮在气体中。
张衡根据自己对天体运行规律的认识和实际观察，认真研究了这三种学说，认为浑天说比较符合观测的实际。他继承和发展了前人的浑天理论，大胆地对天象提出了许多新的见解。
