指南針的發(fā)明
中國古代四大發(fā)明之一.利用磁鐵在地球磁場中的南北指極性而制成的一種指向儀器,有多種形體.戰(zhàn)國時期,已發(fā)現(xiàn)磁石吸鐵的現(xiàn)象,并用天然磁石制造“司南之勺”,“其柄指南”.此后,經(jīng)過長時期的實踐,發(fā)現(xiàn)人工磁化的方法,造成更高一級的磁性指向儀器.宋代科學家沈括首先記載了地磁偏角,說用天然磁石摩擦鋼針,使之磁化成為磁針,可以指南,而常微偏東,并介紹了四種支掛磁針的方法：一是浮于水面,二是放在指甲上,三是放在碗沿上,四是線縷懸掛（見彩圖縷懸法指南針 據(jù)沈括記載復制模型）.宋軍中配備指南魚,是將薄鐵葉剪成魚形而磁化,用于陰天和黑夜判斷行軍方向.后來又發(fā)展成磁針和方位盤聯(lián)成一體的羅經(jīng)盤,即羅盤.曾三異在《因話錄》中記載當時有“地螺”,“或有子午正針,或用子午、丙壬間縫針”.這種地羅還是一種水羅盤.當時,陰陽家用地羅看風水.在清丈田地和判決土地訴訟時,也使用地羅.據(jù)《萍洲可談》、《宣和奉使高麗圖經(jīng)》、《諸蕃志》和《夢粱錄》記載,至晚在北宋后期,指南針已用于航海,南宋時,使用“針盤”導航.這種針盤還使用“浮針”,這對于海上交通的發(fā)展,中外經(jīng)濟文化交流,起了極大作用.
火藥的發(fā)明
中國古代四大發(fā)明之一.古代煉丹家制藥時,逐漸發(fā)現(xiàn)硫黃(S)、 焰硝(KN□)和木炭(C)的混合物有燃燒和爆炸能力.唐末天□年間(904～906),在戰(zhàn)爭中開始出現(xiàn)火藥箭,還出現(xiàn)“發(fā)機飛火”的記載,即用拋石機投擲火藥包,作燃燒性兵器.宋朝東京開封府(今河南開封)設廣備攻城作,其中有生產(chǎn)火藥的部門.《武經(jīng)總要》一書記載了火藥的三種配方,生產(chǎn)火藥已達相當規(guī)模.盡管生產(chǎn)技術嚴格保密,仍傳入遼朝,故從日本大量進口硫黃的同時,又嚴禁硫黃和焰硝向遼出口.宋神宗趙頊時,邊防軍中已大量配備火藥弓箭、火藥火炮箭等兵器.遼道宗時,也已在南京析津府(今北京)“日閱火炮”.南宋時,水軍也配備了霹靂炮、火炮、火箭等兵器,在建康府（今江蘇南京）、江陵府（今湖北江陵）等城市都設有火藥兵器制造業(yè).早期火藥兵器威力有限,不可能取代冷兵器.但自南宋中期以后,火藥兵器在兵器中的比重顯著增大（見彩圖火箭(模型)將火藥筒縛在箭支的前部,利用火藥燃燒時產(chǎn)生的后推力帶動箭支前進,宋代軍隊配備的火藥武器之一）.金朝火藥制造技術來源于遼,金軍攻宋之初,已使用火炮.此后,在宋、金、元之間的戰(zhàn)爭中,火藥的使用愈益頻繁.金末抗擊蒙古軍時,曾使用震天雷、飛火槍等火器.宋代出現(xiàn)了類似近代炮彈的鐵火炮,卻仍用拋石機投射；又發(fā)明了突火槍,以巨竹為筒,發(fā)射“子窠”,類似于后世槍炮,卻尚未使用金屬發(fā)射管.這是遼、宋、 金代火藥兵器進步的極限,卻已決定了后世火藥兵器的發(fā)展方向.總之,遼、宋、金代可算是人類使用火藥的奠基時期.到元、明又發(fā)現(xiàn)了銅鐵鑄造的管狀火器——銃和炮.
造紙術的發(fā)明
東漢元興元年(105),蔡倫在前人造紙術的基礎上,改革和推廣了造紙技術.新的造紙術使舊的不便書寫的麻紙變成了至今大致結構沒有改變的良紙工藝.
在蔡倫造紙術出現(xiàn)之前,在中國,商代用甲骨,西周用青銅器,春秋時用竹簡、木牘、縑帛作為記事材料.漢代,農(nóng)業(yè)發(fā)達,經(jīng)濟繁榮,國力強盛,文化事業(yè)蓬勃發(fā)展.笨重的竹簡和昂貴的縑帛已不能滿足人們的需求,尋求新的書寫材料已成為時勢所趨,造紙術就因此應運而生.
據(jù)20世紀中葉以來在新疆、陜西、甘肅等地出土的麻質(zhì)古紙,專家確認為西漢麻紙的片狀纖維物,說明造紙術可能出現(xiàn)在蔡倫之前,而且可能與人們對紡織用麻的處理過程有關.但這些西漢麻質(zhì)古紙上都沒有發(fā)現(xiàn)可以辨識的書寫文字,加上對化驗分析結果解釋不同,對西漢是否已出現(xiàn)了造紙術中術界尚有很大爭議.閃此《后漢書·蔡倫傳》對蔡倫發(fā)明造紙術的記載,是迄今為止有時間和人物的準確記載造紙術的最早記錄,廣為人們承認.
印刷術的發(fā)明
自從有了紙以后,隨著經(jīng)濟文化的發(fā)展,讀書的人多起來了,對書籍的需要量也大大增加了.
晉朝初年,官府有書二萬九千九百四十五卷.南北朝時候,梁元帝在江陵有書籍七萬多卷、隋朝嘉則殿中藏書有三十七萬卷,這是我國古代國家圖書館最高的藏書記錄.
除了官府藏書,私人藏書也越來越多.比如晉朝郭太,有書五千卷；張華搬家的時候,單是搬運書籍,就用了三十輛車子.
印刷術發(fā)明以前,只有官府和郭太、張華那樣的富人才能有這么多的藏書,一般人要得到一兩本書也很不容易,因為那時的書都是手抄本.要抄這么多的手抄本,得花費多少人力呀!這種情況如果不改變,怎么能夠滿足社會上的需要呢?
歷史上常常有這樣的情況：一項科學發(fā)明,只要社會上迫切需要它,同時又有產(chǎn)生它的物質(zhì)條件,那么,它就會很訣出現(xiàn)的.雕版印刷術的出現(xiàn)就是這樣.
在雕版印刷術出現(xiàn)以前,社會上已經(jīng)廣泛應用印章和拓碑.
印章有陽文和陰文兩種,陽文刻的字是凸出來的,陰文刻的字是凹進去的.“如果使用陽文印章,印到紙上就是白底黑字,非常醒目.但是印章一般比較小,印出來的字數(shù)畢竟有限.
刻碑一般用陰文,拓出來的是黑底白字,不夠醒目.而且拓碑的過程比較復雜,用來印制書籍也不方便.但是,拓碑有一個很大的好處,那就是石碑面積比較大,一次可以拓印許多字.
如果截長補短,把拓碑和印章的各自特點結合起來呢?情況當然就不一樣了.
我國勞動人民在拓碑和印章這兩種方法的啟發(fā)下,發(fā)明了雕版印刷術.
雕版印刷的方法是這樣的：把木材鋸成一塊塊木板,把要印的字寫在薄紙上,反貼在木板上,再根據(jù)每個字的筆劃,用刀一筆一筆雕刻成陽文,使每個字的筆劃突出在板上.木板雕好以后,就可以印書了.印書的時候,先用一把刷子蘸了墨,在雕好的板上刷一下,接著,用自紙復在板上,另外拿一把干凈的刷子在紙背上輕輕刷一下,把紙拿下來,一頁書就印好了.一頁一頁印好以后,裝訂成冊,一本書也就成功了.這種印刷方法,是在木板上雕好字再印的,所以大家稱它為“雕版印刷”.
我國的雕版印刷是在什么時候發(fā)明的呢?對這個問題,歷史學家還沒有統(tǒng)一的意見,但多數(shù)人認為是在唐朝時候發(fā)明的.