四大发明

一、火药

（一）发明

火药的发明应归功于炼丹家，它的问世经历了一个较长时间的孕育过程。在古代炼丹家的炼丹活动中，硫磺和硝是常用的药品。硫磺被视为“能化金银铜铁奇物”，硝石被认为可“久服轻身”，它们的易燃性亦在炼制活动中被炼丹家所认识。到了9世纪的唐代中叶时，炼丹家更发现了把硫磺、硝和炭混合在一起加热，会发生爆燃，引起火灾，烧伤人的手面，烧毁房屋。由此．人们便把以硫磺、硝和炭为主要成分配制而成的药物称为火药。

1、商周：冶金中使用木炭；

2、春秋战国：认识了硝石和硫磺的性能；

3、经炼丹家长期实践，最晚于唐代开始发明火药。

（唐初著名医学家孙思邈+唐中期炼丹家清虚子有意识地控制剧烈燃烧）

（二）应用

在经过一段探索后，火药开始被实际应用。火药被引入医学，成为药物，用于治疗疮癣，以及杀虫、辟湿气瘟疫。大约在10世纪初的唐代末年，火药开始在战争中使用。

1、首先用于军事：火药被引入军事，成为具有具大威力的新型武器，并引起了战略、战术、军事科技的重大变革。

11世纪除：唐福、石晋先后制成火箭、火球、火蒺藜献给宋朝廷；

1044年，北宋开始大规模生产，在战争中显示前所未有的威力；

初期的火药武器，爆炸性能不佳，主要是用来纵火。随着工艺的改进，火药的爆炸性能加强，新型的火器亦不断出现。

北宋末年，抗金战争中将燃烧性的火器发展成“霹雳炮”；

金抗击蒙古人进攻使用“震天雷”；

南宋出现近代枪炮雏形的管型火器-火枪；

元代开始出现金属的筒式火炮-“火铳”，当时称“铜将军”是目前世界上最古老的铜炮。

明代创造了自动爆炸的地雷、水雷和定时炸弹。

2、火药在古代还用来制作娱乐用的焰火。逢年过节时，不管达富贵人还是平民百姓，都喜欢放爆竹、燃焰火，增添节日的喜庆。

3、火药被利用于开山、破土、采矿等。

（三）传播

火药的发明是我国人民对世界科学所做的巨大贡献之一，为人类的文明史写下了不朽的篇章。

12世纪时，火药还未传入欧洲，士兵们只得像唐·吉诃德那样，骑在马上用盾牌、长矛、刀剑进行冲杀。人民根本无法用这些原始的武器，冲开贵族领主们所盘踞的坚固城堡。

一直到元代初期，蒙古人西征中亚、波斯等地时，阿拉伯人才通过交战知悉了包括火箭、毒火球、火炮、震天雷在内的火药武器，进而掌握了火药的制造和使用。欧洲人又是在和阿拉伯的战争中，接触和学会了制造火药和火药武器的。火药、火器传到欧洲，不仅对作战方法本身，而且对资产阶级战胜封建贵族起了一定作用。

恩格斯曾这样评价过：“火药和火器的采用决不是一种暴力行为，而是一种工业的，也就是经济的进步。”

二、指南针（将人类无力感知的地磁信息转换为视觉可见的空间形式）

（一）发明

1、春秋战国：有世界上关于磁石性能的最早论述，（《管子·地数篇》：上有磁石者，下有铜金。）并开始指南针的发明（《韩非子》：先王立司南以端朝夕）

2、东汉·王充《论衡》介绍司南：利用天然磁石磨制而成，形如勺，底圆，置于平滑的地盘上，勺柄自动转向南方。

3、宋代：司南开始发展为指南鱼、指南龟和指南针。

（二）运用

指南针的最大业绩，是它在航海中的应用，引起了航海技术的重大变革，开创了一个人类航海活动的新纪元。

在此之前，人们航行于茫茫大海中，判定航线，辨别航向，靠的是夜间观测星辰，白天观测太阳。这种观测主要是定性的，难于准确。而在阴天或下雨天时，星星、太阳都观测不到，只能凭藉经验，因此容易迷失航向，偏离航线，甚至发生海难的事故。指南针的出现给航海提供了一件有力的工具，弥补了原有测向技术的缺陷。中国宋元时期海外交通事业的繁盛，明初的郑和七次下西洋航海壮举，皆得益于指南针之助。

1、指南针大约于北宋末期(11世纪末)开始在航海中应用。（北宋《萍洲可谈》：舟师识地理，夜则观星，昼则观日，隐晦观指南针。）

2、南宋创制罗盘，《梦梁录》中有世界上最早的指南针使用记录。

3、元代，航海完全靠罗盘指向引航。

（三）传播

宋代中国航海业高度发达，活跃在南洋、印度洋、和波斯湾，指南针技术逐渐为阿拉伯人所掌握；

1180年左右，指南针又“从阿拉伯人手中传到欧洲人手中。”

指南针经阿拉伯传入欧洲后，不仅给欧洲人带来了巨大的商业利润，也导致了哥伦布对美洲大陆的发现和麦哲伦的环球航行。

指南针促成了世界大航海时代的到来，使欧洲打开了世界市场，并建立了殖民地，为资本主义的发展提供了必不可少的前提。

因此英国著名科学史家李约瑟博士说，指南针在航海中的应用，是“航海技艺方面的巨大改革”，它把“原始航海时代推进到终点”，“预示计量航海时代的来临”。

三、造纸术

纸的问世，是书写材料的—场革命。

在纸出现之前，人们一般把文字写在竹简上，每简大都只写—行字，字数通常是22个到25个。汉代的简也有写二三行，以至五六行的。要写一本，或抄一本书，往往要用数百根甚至数千根竹简，编成简策后体积很大，又很笨重，出门带书，经常得用车载，很不方便。

据说战国时名家代表人物惠施出门游学，随身载有五车的书，后人由此演生出“学富五车”的成语，用来形容一个人的知识渊博。

在使用竹简的同时，也用木片和缣帛作为书写材料。

用来写字的木片叫“版牍”，一尺(约合现代23．1厘米)见方的版牍叫“方”，常用于写信。因此后人又把信称为“尺牍”，把文稿称为“文牍”。

在缣帛上书写，称为“帛书”，缣帛虽书写和携带方便，但价格昂贵，数量有限，一般人用不起，无法普及。

只有纸张是最理想的书写材料，因此它—经问世便深受人们的欢迎，逐步取代了简策、版牍和缣帛。

 关于造纸术的发明，人们往往认为造纸术是蔡伦于105年稍前时所发明的。但近几十年来多次考古发掘中，发现了西汉时的麻纸，最早的是西汉初年，(1957年西安灞桥出土),表明了在蔡伦之前100多年时，中国即已制造了以麻为原料的纸张，这把造纸术的发明年代大大推前。

尽管蔡伦不是造纸术的最初发明者，但他开拓了造纸新原料，用树皮和废弃的麻布、鱼网造纸，并改进了造纸工艺，造出优质的适于书写的纸张（时称“蔡侯纸”），使纸张得以迅速推广，其伟大的功绩仍是值得赞颂的。

有纸草之便而不似其易于破损；

有竹木简牍之廉而不似其庸赘；

有甲骨金石之坚而不似其笨重；

有缣帛羊皮之柔而不似其昂贵。

随着中外经济、文化交流，造纸术先后传到越南（3世纪）、朝鲜（4世纪）、日本（5世纪）、印度（7世纪）、阿拉伯（8世纪）、埃及以至欧洲（12世纪）。

纸张的使用，使埃及的纸草、印度的贝叶、欧洲的羊皮等，纷纷退出了书写历史的舞台，成为风行世界的书写材料，大大地加快了人类文明进步的历程。

如:中世纪印制一部《圣经》至少需要300多张羊皮。德国学者德克·卜德就说：“世界受蔡侯的恩惠要比受许多更知名的人的恩惠更大。”

四、印刷术

有了纸，就有了现代意义上的书籍，但开始书籍在很长一段时间里都靠手抄，一部书要制成100部，就要抄上100次。（抄书的传统——现代人的知识贫乏——知识的粗制滥造）

印刷术被誉为“文明之母”， 古代的印刷术分为雕板印刷术和活字印刷术两类。雕板印刷术先行出现，活字印刷术是在探求改进雕板印刷术的过程中发明的。

关于印刷术发明的历史功绩，已经得到全世界的公认，但是在谈到印刷术发明的历史时，有很多问题是需要讨论的。在西方的很多书籍中，往往把印刷术的历史起点，定为谷腾堡的铅活字印刷，这实际上割断了在此之前八百多年的印刷历史。

印刷术究竟是什么年代发明的？根据现有资料，已经无法确定。但它是由拓石和盖印两种方法逐步发展而合成的，是经过很长时间，积累了许多人的经验而成的，是人类智慧的结晶。

从现存最早文献和最早的印刷实物来看，我国雕版印刷术是在公元7世纪出现的，即唐朝初期。首先我们先来了解一下拓石和盖印。

早在公元前4世纪（战国时代）时，已经有了印章。先秦及秦、汉的印章多用作封发物件，把印盖于封泥之上，以防私拆，并作信验。而官印又是权力的象征，当时都是刻成凹入的阴文，公元1世纪（两汉时代）以后逐渐改刻成凸起的阳文，后简牍改为纸张之后，封泥失去效用，印章改用朱色钤盖，阳文印章的流行更广。

印章创造了从反刻的文字取得正写文字的方法，阳文印章的作用，就提供了一种从阳文反写的文字取得正写的文字的复制技术。 印章的面积本来很小，仅能容纳姓名或官衔等几个字。

公元4世纪（东晋时代）时的道教徒，扩大了印章的面积，使之容纳比较长的符咒，曾有刻过120个字的符咒，可见当时已经能用盖印的方法复制一篇短文了。

在公元前7世纪，我国就有了石刻文字。为了免去从石刻上抄写的劳动，至公元4世纪左右，就发明了以湿纸紧覆在石碑上，用墨打拓其文字或图形的方法，叫做"拓石"。后来，又将刻在石碑上的文字，刻在木板上，再进行传拓、所以开始在木板上雕刻文字是供传拓用的。

雕刻印刷是我国的印刷术的最早形式，是印章盖印和拓石两种方法的结合和逐步演变，所以印章和拓石为印刷技术的发明准备了技术条件，是印刷术发明的先驱。

唐开元年间（公元713～714年）雕本《开元杂报》是世界最早的报纸。

唐朝后期，印刷实物有明确日期保存下来的，是一卷《金刚经》，其末尾明确刻着"咸通九年四月十五日王价为二亲敬造普施"字样。咸通九年即公元868年，这是目前世界上最早的有明确日期的印刷实物。该实物原藏于甘肃敦煌千佛洞，1899年在洞中发现，现存英国伦敦大不列颠博物馆。该书呈卷子形式，全卷长4877毫米，高244毫米，卷首的一幅扉画是释迦牟尼在祗树给孤独园的说法图，其余是《金刚经》全文。该书雕刻非常精美，图文浑朴稳重，刀法纯熟，说明刊刻此书时技术已达到高度熟练的程度，书上墨色浓厚均匀，清晰明显，也说明印刷术的高度发达，而且印刷术发明已久。

这一切说明印刷术发明于7世纪，也就是唐朝经济文化最发达的时期，这是符合科学技术发展规律的。从这些不争的事实都说明印刷术是起源于中国的。

随着印刷术的兴盛，雕版数量剧增，其缺点也日渐显露出来。

终于，北宋庆历年间（1041－1048年），毕昇发明活字版，他的活字是用胶泥制作，经火烧后使其坚固。活字按韵排列存放。活字呈片状，排版前先在铁板上铺以松脂，蜡与纸灰的混合材料，排好一版活字后，将铁板加热，再用一平板压字面，以便将全部活字粘于铁板上，并保证字面平整，以利于印刷。印完后，再将活字退放原处，以便下次使用。为了提高效率，可用两块铁板，交替使用。

根据沈括的记载，毕昇也曾试用过以木制作活字，但没有成功，一是水纹有疏密，见水后变形严重，粘药后不易擦去，后来才用胶泥制作活字，得到成功。