中国古代四大发明：指南针、火药、造纸术、活字印刷

中国古代的四大发明是指南针、火药、造纸术和活字印刷，这是我们的前人对于人类的巨大贡献。

指南针　指南针的起源可以追溯到战国时期发明的指南工具司南，司南取法北斗七星，其形状像一把汤匙，底圆，由磁石制成，把它放在一个平滑的刻有八卦和天干地支表示方向的“地盘”上，使用时只要把长柄轻轻转动一下，长柄停止所指示的方向即是南方。由于它在使用时必须配以地盘，所以后来也称之为罗盘或罗盘针，不过形状有了较大的改变。

司南的制造表明中国首先发现了磁石的吸铁性和指极性。有关这方面的记载见于《管子》《山海经》《淮南子》等古籍。到宋代，张君房进一步发现磁石的吸引力，除了铁和镍之外，任何东西都不能阻断，而这种现象欧洲直到17世纪才由英国的吉尔柏发现。但由于天然磁石在琢制司南的过程中成品率很低，而且磁性较弱，于是又有人造磁石发明，并以此为原料制成新的测向仪器指南鱼，其制作方法在《武经总要》前集卷十五有如下记载：“用薄铁叶剪裁，长二寸、阔五分，首尾锐如鱼形，置炭火中烧之，候通赤，以铁钤鱼首出火，以尾正对子位，蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收之。”这种指南鱼在使用时，将鱼浮在水面自由转动，当其静止，鱼头所指即南方。又沈括《梦溪笔谈》记载有人造磁钢指南针的方法，同时还详尽地记载了他对指南针所作过的一些实验，称之为水浮法、指甲旋定法、碗唇旋定法、悬挂法。更值得我们注意的是，古人还发现了“磁偏角”，认为指南针并不是指向正南，而是稍微偏东，原因是磁极不是正在南北两极。这一重要发现比欧洲传说哥伦布1492年发现磁偏角要早400余年。

指南针发明以后起先应用于祭祀、礼仪、占卜与看风水时确定方位，很快被用于军事、生产、日常生活、地形测量，尤其是航海事业。据北宋朱或的《萍洲可谈》和徐兢的《宣和奉使高丽图经》等书记载，中国在北宋时期已经在航海中使用指南针。之后，随着对外贸易和海上交通的发达，指南针先后传到波斯、阿拉伯各国和欧洲。指南针是中国古代劳动人民在长期的实践中对磁石磁性认识的结果，它对人类的科学技术和文明的发展起到极其重要的作用。

造纸术　过去人们根据《后汉书·蔡伦传》的记载，一般认为是东汉时期蔡伦发明的纸，实际上蔡伦只是改进了造纸术，他用树皮、麻头及敝布、渔网等原料，经过挫、捣、炒、烘等工艺制造成纸，形成了一套较为定型的造纸术工艺流程。其流程大致为三步：首先是用沤浸或蒸煮的方法让上述原料在碱液中脱胶，并分散成纤维状；其次是打浆，用切割和捶捣的方法切断原料的纤维，进而打成纸浆；最后是抄造晾晒，把纸浆渗水制成浆液，然后用捞纸器捞浆，使纸浆在捞纸器上均匀交织成薄片状的湿纸，然后晾晒干燥，揭下就成为纸张。20世纪的考古发掘证明，蔡伦之前已经出现了纸。1933年在新疆罗布卓尔汉烽燧遗址中出土的西汉麻纸，比蔡伦提早1个世纪；而1957年在西安市东郊出土的“灞桥纸”又将纸的发明时间提前1个世纪，经科学化验，它主要由大麻和少量苎麻纤维制成，是迄今为止发现的世界上最古老的纸。

蔡伦之后，造纸术迅速得到推广，到3、4世纪，纸基本上取代了帛简而成为中国古代最主要的书写材料了。到魏晋南北朝时，造纸术不断革新，原料上又增加了桑皮、藤皮；设备上发明了活动帘床纸模，将一个活动的竹帘放在框架上，反复漂涝出湿纸；在工艺上加强了碱液蒸煮和舂捣，提高了纸的质量，同时还制造出色纸、涂布纸、施胶纸等。宋元以后，造纸技术又进一步改进，如使用植物黏液做“纸药”，以提高打浆度和纸的细密匀称度等，而纸的用途除印刷、书画、日用外，还用于制造纸币。纸的品种则又出现了诸如蜡笺、冷金、泥金、罗纹、芽花等新品种。随着古人造纸实践的深入，记载和总结造纸技术的专著亦陆续出现，如宋代苏易简的《纸谱》、元代费著的《笺纸谱》、明代王宗沭的《楮书》等等，而对于造纸技术记载最详、阐述最清楚的是明代宋应星的《天工开物》。

公元6世纪后，中国的造纸术东经朝鲜传到日本，西经中亚、西亚、东非而传到欧洲，到16世纪造纸术传遍欧亚大陆，并传入美洲，取代了当地传统的羊皮纸和埃及的莎草纸等。纸的发明以及造纸术的推广应用，对于社会的进步和发展起到重大作用，对于世界科学文化的传播产生了深刻的影响。

活字印刷术　帛、牍、纸出现后，古代的书籍主要是抄写。到隋唐时期，人们在使用印章和拓石的基础上发明了雕版印刷。这种印刷术是先把反手字雕刻在木板上，尔后用刷子在凸起的字上刷墨，印在纸上，最后汇集成册。雕版印刷术流行于隋唐时期，但它的最大缺陷是一部书所用雕版太多又费时，而且雕版用久或放置时间过长会变形，不便保存，如宋时雕印《大藏经》，历时12年，雕版多达13万块。(www.xing528.com)

革新传统印刷术并卓有成效地改进印刷工艺的是北宋刻字工人毕升。他总结前人的印刷技术，发明了胶泥活字。这种方法是先把胶泥做成小方块，一个方块刻一字，经火烧煅，使之坚硬如瓷。然后用一块铁板和铁框，盛若干松香、蜡、纸灰等混合物，然后在铁框内将胶泥活字排版，放置火上加热使松香，蜡等融化，冷却时用一块平板将泥字压平，这样就把胶泥字牢牢地粘在一起，即可刷上墨汁开印。一版印完后，将铁板框放到火上加热，待松香等融化后，即可取下胶泥字以备用。1965年在浙江温州白象塔内发现《佛说观无量寿佛经》刊本，经鉴定为北宋元符至崇宁（1100～1103）年活字本，这可能是毕升活字印刷技术的最早历史见证。到了元代，王祯在毕升的基础上，又成功地创造了木活字印刷法，他将刻字的木版用细锯锯开，修整成四方形木活字，并依照各字的音韵排在一个转盘上，工人排版时，拣字可通过旋转轮盘，因而大大提高了工效。此后，又出现了锡、铜、铅等金属活字。

活字印刷术在14世纪东传朝鲜、日本，西经新疆传到高加索、小亚细亚和埃及，其后又传入欧洲。约在1450年，德国的戈登堡依此原理，用铅、锑、锡合金铸成文字，用于印刷，但这已是毕升400年之后的事了，即与中国采用金属活字相比，亦晚100多年。

火药　火药的成份主要是硝石和硫黄，这二者又都是药材，且都能发火，故名火药。火药的发明经历了一个较长的准备时期，据《范子叶然》的记载，春秋时代中国就已经将火药用于民间民生；据流传下来的《三十六水法》炼丹书，有人认为在西汉淮南王时古人已认识掌握了火药的秘密；又据《水经注》《魏略》《事物纪原》等书的有关记载，有人认为至迟在东汉时期就发明了火药。不过唐初孙思邈在《丹经要诀》中记载的“伏硫黄法”可能是目前所见最早有文字的火药配方，这种方法是把硫黄、硝石粉末放在锅里，然后加进点火的皂子，就会发生焰火。对火药性能做出清晰描述的是唐代的《真元妙道要略》，从中我们可见当时人们已经掌握了如何控制火药。

火药发明以后，很快被应用于武器。中国最早的火药武器是火箭、火枪、火炮，唐代末年出现了简单的火炮，用抛石机发射装有火药的火球。公元11～13世纪，火药武器有了大的发展，并应用于战争。北宋《武经总要》记载了当时人们已掌握了药烟球、蒺藜火球和火炮三种火药武器；“宋末年人们制造出“霹雳炮”“震天雷”等爆炸力较强的武器。《金史》对震天雷描述说：“火药发作，声如雷震，热力达半亩之上，人与牛皮皆碎并无迹，甲铁皆透。”南宋初年陈规又发明火枪，南宋末年改进为竹管并装有子窠（即子弹）的突火枪，13世纪前后又将竹管改进为金属管，称为“铳枪”，到了元代发展为铜铸火铳，明代则进一步发明了称之为“火龙戏火”等原始飞弹。火药同时还用于娱乐驱邪，古有“魏马钧制爆仗”隋炀帝益以火药为“杂戏”的记载，宋代以后的有关记载更多，如《会稽志》曰：“除夕爆竹相闻，或以硫黄作爆药，声尤震厉，谓之爆仗。”《梦粱录》云：“十二月有卖爆竹、成架烟火之类”等。

中国火药在南宋年间经印度传入阿拉伯各国，元代火药武器的制造与使用技术随后也传到阿拉伯各国，又由阿拉伯人将火药武器经过西班牙传入欧洲。14世纪中叶后英法等国也逐渐了解掌握了火药和火药武器。火药的发明结束了靠冷兵器耀武扬威的骑士时代，大大推进了人类历史发展的进程，有人甚至认为，火药是欧洲文艺复兴、宗教改革的重要支柱之一。

算盘　四大发明之外，算盘亦堪称一大发明。关于算盘起源于何时，学术界诸说不一，有人认为迄今已有2600多年的历史，但最晚也绝不会晚于唐宋时期。算盘的定制为长方形，周为木框，内贯直柱，俗称“档”，一般有9档～15档；档中横以梁，梁上两珠，每珠以一当五，梁下5珠，每珠以一当一，定位后拨珠计算，可以做加减乘除。这种工具携带方便，易学易用，而且速度又快，所以很快便流传海内外。关于珠算运算较著名的书籍有明徐心鲁的《盘珠算法》，程大位的《算法统宗》等。在阿拉伯数字出现之前，算盘是世界广为使用的计算工具。