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      • 歷史起源

            盡管中華文明有很多重要的成就都以“四大”“五大”等命名,如四大美人、四大古典小說、四書五經,四大發明的概念卻來源于西方學者,并在之后被中國人接受。意大利數學家杰羅姆·卡丹早在1550年就第一個指出,中國對世界所具有影響的“三大發明”:是司南(指南針)、印刷術和火藥。并認為它們是“整個古代沒有能與之相匹敵的發明。”1621年,英國哲學家培根也曾在《新工具》一書中提到:“活字印刷術、火藥、指南針這三種發明已經在世界范圍內把事物的全部面貌和情況都改變了。”
            1861~1863年,馬克思和恩格斯更是將這些發明的意義推到了一個高峰,馬克思在《機械、自然力和科學的運用》中寫道:“火藥、指南針、印刷術——這是預告資產階級社會到來的三大發明?;鹚幇羊T士階層炸得粉碎,指南針打開了世界市場并建立了殖民地,而印刷術則變成了新教的工具,總的來說變成了科學復興的手段,變成對精神發展創造必要前提的最強大的杠桿。”
            恩格斯則在《德國農民戰爭》中明確指出:“一系列的發明都各有或多或少的重要意義,其中具有光輝的歷史意義的就是火藥?,F在已經毫無疑義地證實了,火藥是從中國經過印度傳給阿拉伯人,又由阿拉伯人和火藥武器一道經過西班牙傳入歐洲。”英國漢學家麥都思指出:“中國人的發明天才,很早就表現在多方面。中國人的三大發明(航海羅盤(司南),印刷術,火藥),對歐洲文明的發展,提供異乎尋常的推動力。”
            來華傳教士、漢學家艾約瑟最先在上述三大發明中加入造紙術,他在比較日本和中國時指出“我們必須永遠記住,他們(指日本)沒有如同印刷術、造紙、指南針和火藥那種卓越的發明”。這個發明清單被后來的著名英國生化學家、歷史學家和漢學家李約瑟發揚光大。

        發明磁針

            指南針是用以判別方位的一種簡單儀器。前身是司南。主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉動的磁針。
            磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上。磁針的北極指向地理的北極,利用這一性能可以辨別方向。常用于航海、大地測量、旅行及軍事等方面。指南針的N指北方,E指東方,W指西方,S指南方   。
            中國是世界上公認發明指南針(Compass)的國家。指南針的發明是我國古代勞動人民在長期的實踐中對物體磁性認識的結果。由于生產勞動,人們接觸了磁鐵礦,開始了對磁性質的了解。
            人們首先發現了磁石吸引鐵的性質,后來又發現了磁石的指向性。經過多方面的實驗和研究,終于發明了實用的指南針。最早的指南針是用天然磁體做成的,這說明中國古代勞動人民很早就發現了天然磁鐵及其吸鐵性。據古書記載,遠在春秋戰國時期,由于正處在奴隸制社會向封建社會過渡的大變革時期,生產力有了很大的發展,特別是農業生產更是興盛發達,因而促使了采礦業、冶煉業的發展。
            在長期的生產實踐中,人們從鐵礦石中認識了磁石。最早的指南針是司南。“中國最早的指南針理論,是建立在陰陽五行學說基礎上的‘感應說’。”關增建介紹,11世紀中葉時中國大科學家沈括還對指南針感到匪夷所思,他的《夢溪筆談》介紹了指南針的人工磁化方法、磁偏角的發現和指南針的架設方法,但對指南針為什么會指南卻沒有一點概念——“磁石之指南……莫可原其理!”隨后,文人學者們從陰陽五行學說出發,結合當時人們對大地形狀的認識,提出各種指南針理論。例如,最晚成書于宋代的《管氏地理指蒙》,首先提出如下邏輯:“磁針是鐵打磨成的,鐵屬金,按五行生克說,金生水,而北方屬水,因此北方之水是金之子。鐵產生于磁石,磁石是受陽氣的孕育而產生的,陽氣屬火,位于南方,因此南方相當于磁針之母。這樣,磁針既要眷顧母親,又要留戀子女,自然就要指向南北方向。”
            南宋人的指南針原理,仍認為“指南針之所指,即陽氣之所在”,只是圍繞磁偏角現象,立論依據更多轉向地理方位的坐標系統——中國古人認為地是平的、大小有限,這樣地表面必然有個中心,過該中心的那條子午線就是唯一的南北方向。南宋人曾三異等認為,一旦測量地點不在這條南北線上,指南針所指向自然“少偏”。到明代,有人假托南唐人著作指出,指南正針由大地方位系統決定,而偏角則由天體方位劃分系統所決定。關增建認為,這種說法“體現了傳統指南針理論在陰陽感應學說和磁偏角的存在這一矛盾面前所表現出來的窘迫”。

        南北兩極

            明萬歷年間(公元1573~1620年),傳教士來華,帶來西方的指南針理論、地球學說以及相關科技知識。受其影響,中國學者開始從新的視角探討指南針理論問題,在此過程中,陰陽五行的作用不斷淡化,力學角度的分析不斷增加,但吉爾伯特1600年提出的科學理論連西方學界都沒統一,更談不上入主東土。
            傳教士中,1658年抵華的比利時耶穌會士南懷仁的指南針理論最系統,但他認為決定磁針指向的是地球的地理南北兩極本身,理論仍然局限在古代科學的范圍,而不像吉爾伯特認識到地球本身存在一個磁體。南懷仁理論在中國影響深遠,直到19世紀中葉,中國仍有學者用它解釋指南針問題。而此時,清末來華的傳教士已開始著手把西方近代磁學知識介紹給中國了。先秦時代我們的先人已經積累了許多這方面的認識,在探尋鐵礦時常會遇到磁鐵礦,即磁石(主要成分是四氧化三鐵)。這些發現很早就被記載下來了?!豆茏印返臄灯凶钤缬涊d了這些發現:“山上有磁石者,其下有金銅。”其他古籍如《山海經》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發現,《呂氏春秋》九卷精通篇就有:“慈招鐵,或引之也。”那時的人稱“磁”為“慈”他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。并認為:“石是鐵的母親,但石有慈和不慈兩種,慈愛的石頭能吸引他的子女,不慈的石頭就不能吸引了。”據說秦始皇統一六國后,在咸陽附近修阿房宮,宮中有一座門是用磁石做成,如果有人身穿盔甲,暗藏兵器,入宮行刺,就會被磁石門吸住。這個故事告訴我們,古代勞動人民很早就掌握了磁學知識。當把兩塊磁鐵放在一起相互靠近時,有時候互相吸引,有時候相互排斥。人們都知道磁體有兩個極,一個稱N極,一個稱S極。同性極相互排斥,異性極相互吸引。那時的人們并不知道這個道理,但對這個現象還是能夠察覺到的。
            到了西漢,有一個名叫欒大的方士,他利用磁石的這個性質做了兩個棋子般的東西,通過調整兩個棋子極性的相互位置,有時兩個棋子相互吸引,有時相互排斥。欒大稱其為“斗棋”。他把這個新奇的玩意獻給漢武帝,并當場演示。漢武帝驚奇不已,龍心大悅,竟封欒大為“五利將軍”。欒大利用磁石的性質,制作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝;指南針的始祖大約出現在戰國時期。它是用天然磁石制成的。樣子像一把湯勺,圓底,可以放在平滑的“地盤”上并保持平衡,且可以自由旋轉。當它靜止的時候,勺柄就會指向南方。古人稱它為“司南”,當時的著作《韓非子》中就有:“先王立司南以端朝夕。”“端朝夕”就是正四方、定方位的意思?!豆砉茸印分杏涊d了司南的應用,鄭國人采玉時就帶了司南以確保不迷失方向。

        春秋時代

            春秋時代,人們已經能夠將硬度5度至7度的軟玉和硬玉琢磨成各種形狀的器具,因此也能將硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石制成司南。東漢時的王充在他的著作《論衡》中對司南的形狀和用法做了明確的記錄。司南是用整塊天然磁石經過琢磨制成勺型,勺柄指南極,并使整個勺的重心恰好落到勺底的正中,勺置于光滑的地盤之中,地盤外方內圓,四周刻有干支四維,合成二十四向。這樣的設計是古人認真觀察了許多自然界有關磁的現象,積累了大量的知識和經驗,經過長期的研究才完成的。司南的出現是人們對磁體指極性認識的實際應用。但司南也有許多缺陷,天然磁體不易找到,在加工時容易因打擊、受熱而失磁。所以司南的磁性比較弱,而且它與地盤接觸處要非常光滑,否則會因轉動摩擦阻力過大,而難于旋轉,無法達到預期的指南效果。而且司南有一定的體積和重量,攜帶很不方便,這可能是司南長期未得到廣泛應用的主要原因。
        司南由青銅盤和天然磁體制成的磁勺組成,青銅盤上刻有二十四向,置磁勺于盤中心圓面上,靜止時,勺尾指向為南。每塊磁鐵兩頭都有不同的磁極,一頭叫S極,另一頭叫N極。我們居住的地球,也是一塊天然的大磁體,在南北兩頭也有不同的磁極,靠近地球北極的是S極,靠近地球南極的是N極,也正是因為地磁極和地理兩級不完全重合,才出現了地磁偏角現象。我們知道,同性磁極相斥,異性磁極相吸引,所以,不管在地球表面的什么地方,拿一根可以自由轉動的磁針,它的N極總是指向北方,S極總是指向南方。
            二千多年以前,也就是春秋戰國時候,中國已經用鐵來制造農具了。勞動人民在尋找鐵礦的時候,就發現了磁鐵,并且知道它能夠吸鐵?!秹粝P談》是沈括(1031—1095年)所著的有關中國古代科學技術的著作,書中談到磁學和指南針的一些問題。他在《夢溪筆談》的補筆談中談到了摩擦法磁化時產生的各種現象:“以磁石摩針鋒,則銳處常指南,亦有指北者,恐石性亦不……,南北相反,理應有異,未深考耳。”這是說,用磁石去摩擦縫衣針后,針鋒有時指南,也有時指北。磁石都有N和S兩個極,磁化時縫衣針針鋒的方位不同,則磁化后的指向也就不同。但沈括并不知道這個道理,他真實的記錄了這個現象并坦白承認自己沒有做深入思考。以期望后人能進一步探討。

        四種方法

            關于磁針的裝置方法,沈括介紹了四種方法:1.漂浮法指南針——將磁針上穿幾根燈心草浮在水面,就可以指示方向。2.碗唇旋定法指南針——將磁針擱在碗口邊緣,磁針可以旋轉,指示方向。3.指甲旋定法指南針——把磁針擱在手指甲上面由于指甲面光滑,磁針可以旋轉自如,指示方向。4.縷懸法指南針——在磁針中部涂一些蠟,粘一根蠶絲,掛在沒有風的地方,就可以指示方向了。5. 支撐式指南龜——將指南針換做為一個龜形磁石,頭指南,尾指北【與縷懸法指南針無較大差異】
            指南龜是當時流行的一種新裝置,將一塊天然磁石放置在木刻龜的腹內,在木龜腹下方挖一光滑的小孔,對準并放置在直立于木板上的頂端尖滑的竹釘上,這樣木龜就被放置在一個固定的、可以自由旋轉的支點上了。由于支點處摩擦力很小,木龜可以自由轉動指南。當時它并沒有用于航海指向,而用于幻術。但是這就是后來出現的旱羅盤的先聲。

        推測方位

            指南龜發明年代不晚于1325年。木塊刻成龜型,龜腹部中心嵌以磁體,木龜安放在尖狀立拄上,靜止時首尾分指南北。要確定方向除了指南針之外,還需要有方位盤相配合。最初使用指南針時,可能沒有固定的方位盤,隨著測方位的需要,出現了磁針和方位盤一體的羅盤。羅盤有堪輿用的羅經盤和水羅盤、旱羅盤。
            盤面周圍刻二十四方位,內中盛水,磁針橫穿燈草,浮于水面。人們已經知道地球的兩個磁極和地理的南北極只是接近,并不重合。磁針指向的是地球磁極而不是地理的南北極,這樣磁針指的就不是正南、正北方向而略有偏差,這個角度就叫磁偏角。又因為地球近似球形,所以磁針指向磁極時必向下傾斜,和水平方向有一個夾角,這個夾角稱為磁傾角。不同地點的磁偏角和磁傾角都不相同。成書于北宋的《武經總要》在談到用地磁法制造指南針時,就注意利用了磁傾角。沈括在《夢溪筆談》談到指南針不全指南,常微偏東。指出了磁偏角的存在。磁偏角和磁傾角的發現使指南針的指向更加準確。
            魏晉南北朝時,中國先民對磁石的性質已有了很多認識。就連當時的詩人曹植在矯志詩中也用了“磁石引鐵,于金不連。”的句子??梢娝擦私獯攀男再|。南北朝梁代的陶弘景在《名醫別錄》中提出了磁力測量的方法,他指出:優良磁石出產在南方,磁性很強,能吸引三、四根鐵針,使幾根針首尾相連掛在磁石上。磁性更強的磁石,能吸引十多根鐵針,甚至能吸住一、二斤刀器。陶弘景不僅提出了磁性有強弱之分,而且指出了測量方法。這可能是世界上有關磁力測量的最早記載。
        是因為每塊磁石兩頭都有不同的磁極,一頭叫正極,另一頭叫負極。人類居住的地球也是一塊天然大磁鐵,地球的南北兩頭也有不同的磁極,地球的北極是負磁極,地球南極為正磁極。根據同性磁極相排斥,異性磁極相吸引的原理,拿一根可以自由轉動的磁針,無論站在地球的什么地方,它的正極總是指北,負極總是指南。戰國時期,人們利用磁石指示南北的特性制成了指南工具──司南。但是,戰國時期的司南是什么樣子無法考證?!吨袊鴼v史》課本插圖──“司南”,是根據中國歷史博物館展品“漢代司南模型”繪制的。這個模型是后人根據史書記載以及地下出土的漢代地盤實物制成的。
            地盤是青銅做成的,內圓外方,中心圓面磨得非常光滑,以保證勺體指示方向的準確性。中心圓外圍依次布列八卦、天干、地支和二十八宿,共計二十四個方位。地盤中心的小勺是用整塊的天然磁鐵磨成的,磁鐵的正極磨成司南的長柄,勺頭底部是半球面,非常光滑。使用時先把地盤放平,再把司南放在地盤中間,用手撥動勺柄,使它轉動,等到司南停下來,勺柄所指方向就是南方。這種勺形司南直到八世紀時仍在應用。

        發明造紙

            造紙術是中國四大發明之一,人類文明史上的一項杰出的發明創造。中國是世界上最早養蠶織絲的國家。中國古代勞動人民以上等蠶繭抽絲織綢,剩下的惡繭、病繭等則用漂絮法制取絲綿。漂絮完畢,篾席上會遺留一些殘絮。當漂絮的次數多了,篾席上的殘絮便積成一層纖維薄片,經晾干之后剝離下來,可用于書寫。這種漂絮的副產物數量不多,在古書上稱它為赫蹏或方絮。這表明了中國造紙術的起源同絲絮有著淵源關系。
            中國古代四大發明之一的紙張,很大可能是起源于中國南方,并且和嶺南地區特別是環珠江口周圍6000多年前涌現的豐富的樹皮布文化體系有密切關系。 [2]  中國自上世紀90年代環珠江口包括香港出土大量石拍,其中,深圳咸頭嶺遺址出土的不同時期石拍,科學測年表明距今6800年前或更早,是迄今所知世界上最早的樹皮布制作石拍,揭示出中國嶺南地區是世界樹皮布文化起源地。 研究證明樹皮能通過拍打,做成像紙一樣的載體,其存在可能已有數千年之久。樹皮布在南中國很早已存在,東南亞和中美洲也有使用樹皮紙的傳統。 

        造紙文化

            在古代,埃及有紙草紙,歐洲有羊皮紙,中國歷史上有絲絮紙和作書寫用的縑帛紙和蔡侯紙,其中只有植物纖維制造的蔡侯紙對世界造紙業的發展及人類文化的傳播具有深遠影響,其基本工藝一直沿用至今。
            根據史書記載和后人研究,蔡倫造紙術的基本點,歸納起來就是用植物纖維為原料,經過切斷,漚煮、漂洗、舂搗、簾抄、干燥等步驟制成的纖維薄片。沒有經過造紙基本步驟處理的纖維薄片,不具備紙的基本性能,就不能稱之為中國古代傳統概念上的紙。世界上最早的紙是埃及的紙莎草紙,而歐洲中世紀則普遍使用羊皮紙,這兩種紙因為原料單一,改進余地有限,被使用復數種類材料的中國紙所取代。如今還有個別的地方還使用造紙術來造紙。
            大約在3500多年前的商朝,中國就有了刻在龜甲和獸骨上的文字,稱為甲骨文。到了春秋時,用竹片和木片替代龜甲和獸骨,稱為竹簡和木牘。 
            甲骨和簡牘都很笨重,戰國時思想家惠施喜歡讀書,每次外出游學身后都跟著五輛裝滿竹簡的大車,所以有學富五車的典故。西漢時在宮廷貴族中又用縑帛或綿紙寫字??V是細絹、帛是絲織品的總稱吏一方縑帛上寫字時,便于書寫,不但比簡牘寫得多,而且還可以在上面作畫,但是價格昂貴,只能供少數王宮貴族使用。
            人們都知道蔡倫造紙,實際上,在東漢蔡倫大規模造紙之前,中國人就已經發明了造紙術,20世紀在中國各地出土的許多西漢時期的古紙片,可以證明這一點。這并非否定蔡倫造紙之功,而是說蔡倫的造紙術并非是突然之間的發明,它有一個技術積累的過程。西漢時期出土的植物纖維紙,是蔡倫造紙的前身。蔡倫擴大了造紙原料的范圍,破布、魚網、樹皮、麻頭等都可以造紙,其中樹皮造紙更是他的發明。他的造紙工藝更為精細,造紙術到他這里,擺脫了紡織品附庸的地位——此前都是利用紡織之后拋棄的副產品來造紙的,蔡倫將造紙發展為一種獨立的工藝。
            造紙術在7世紀經朝鮮傳到日本。8世紀中葉傳到阿拉伯聯合酋長國。到12世紀,歐洲才仿效中國的方法開始設廠造紙  。

        發明火藥

            一種黑色或棕色的炸藥,由硝酸鉀、木炭和硫磺機械混合而成,最初均制成粉末狀,以后一般制成大小不同的顆粒狀,可供不同用途之需,在采用無煙火藥以前,一直用作唯一的軍用發射藥?;鹚幨侵袊糯鸁挼ぜ野l明于隋唐時期,距今已有一千多年了?;鹚幍难芯块_始于古代道家煉丹術,古人為求長生不老而煉制丹藥,煉丹術的目的和動機都是超前的,但它的實驗方法還是有可取之處,最后導致了火藥的發明。
            煉丹家雖然掌握了一定的化學方法,但是他們的方向是求長生不老之藥,火藥的發明是副產品。煉丹家對于硫磺、砒霜等具有猛毒的金石藥,在使用之前,常用燒灼的辦法“伏”一下,“伏”是降伏的意思。使毒性失去或減低,這種手續稱為“伏火”。唐初的名醫兼道士孫思邈在“丹經內伏硫磺法”中記有:硫磺、硝石各二兩,研成粉末,放在銷銀鍋或砂罐子里。掘一地坑,放鍋子在坑里和地平,四面都用土填實。把沒有被蟲蛀過的三個皂角逐一點著,然后夾入鍋里,把硫磺和硝石起燒焰火。等到燒不起焰火了,再拿木炭來炒,炒到木碳消去三分之一,就退火,趁還沒冷卻,取入混合物,這就伏火了。
            唐朝中期著名道士清虛子柴炫圻,在“伏火礬法”中提出了一個伏火的方子:“硫二兩,硝二兩,馬兜鈴三錢半。右為末,拌勻。掘坑,入藥于罐內與地平。將熟火一塊,彈子大,下放里內,煙漸起。”他用馬兜鈴代替了孫思邈方子中的皂角,這兩種物質代替碳起燃燒作用的。伏火的方子都含有碳素,而且伏硫磺要加硝石,伏硝石要加硫磺。這說明煉丹家有意要使藥物引起燃燒,以去掉它們的猛毒。雖然煉丹家知道硫、硝、碳混合點火會發生激烈的反應,并采取措施控制反應速度,但是因藥物伏火而引起丹房失火的事故時有發生?!短綇V記》中有一個故事,說的是隋朝初年,有一個叫杜春子的人去拜訪一位煉丹老人。當晚住在那里。半夜杜春子夢中驚醒,看見煉丹爐內有“紫煙穿屋上”,頓時屋子燃燒起來。這可能是煉丹家配置易燃藥物時疏忽而引起火災。
            還有一本名叫《真元妙道要略》的煉丹書也談到用硫磺、硝石、雄黃和蜜一起煉丹失火的事,火把人的臉和手燒壞了,還直沖屋頂,把房子也燒了。書中告戒煉丹者要防止這類事故發生。這說明唐代的煉丹者已經掌握了一個很重要的經驗,就是硫、硝、碳三種物質可以構成一種極易燃燒的藥,這種藥被稱為“著火的藥”,即火藥。由于火藥的發明來自制丹配藥的過程中,在火藥發明之后,曾被當做藥類?!睹黛渥趯嶄洝罚?ldquo;天啟二年十二月二十日辛巳,援遼總兵毛文龍以登撫(袁可立)所遣管運參將黃胤恩、推官孟養志等發到糧餉并布疋、軍器、火藥等物,復蒙頒給敕印、旗牌,授以援遼總兵便宜行事,具謝恩。”
            《本草綱目》中就提到火藥能治瘡癬、殺蟲,辟濕氣、瘟疫?;鹚幉荒芙鉀Q長生不老的問題,又容易著火,煉丹家對他并不感興趣?;鹚幍呐浞接蔁挼ぜ肄D到軍事家手里,就成為中國古代四大發明之一的黑色火藥。
            球狀火藥包扎在箭桿頭附近,點著引線以后,用弓箭將火藥射出去燒傷敵人。還有把火藥、毒藥,再加上一些瀝青、桐油等,做成毒球,點著以后,用弓箭射出,殺傷敵人是后來的“萬人敵”。到了宋朝,人們將火藥裝填在竹筒里,火藥背后扎有細小的“定向棒”,點燃火管上的火硝,引起筒里的火藥迅速燃燒,產生向前的推力,使之飛向敵陣爆炸,這是世界上第一種火藥火箭。以后又發明了火槍和槍,這些都是用竹管制成的原始管形火器,是近代槍炮的老祖宗。
            歐洲人約在13世紀時才懂得黑火藥的作用,而經過數個世紀的發展與改良,主要是粒狀火藥和火帽等發明,黑火藥兵器乃逐步取代冷兵器,在陸地戰爭戰術、攻城筑城技術以及海軍戰列艦的發展和戰術等各方面,造成革命性的影響,而黑火藥作為爆炸藥和推進劑,一直到十九世紀中后期才逐漸被無煙火藥、三硝基甲苯、苦味酸、季戊炸藥、旋風炸藥等新發明的炸藥所取代,這些新炸藥則不是中國人的發明。

        發明印刷

            目前發現最早的雕版印刷成品是一單頁版印度梵文撰寫的《陀羅尼經》,該經是印在亞麻紙上,于650年至670年間出版,且在1974年于西安附近的唐代陵墓出土。
        1966年,考古學家在韓國發現了一本微型《陀羅尼佛經》,該經內含唐朝女皇武則天(約690年-705年)頒行的則天文字。學者斷定該經不早于704年,后來被珍藏在一座建于751年統一新羅時代的舍利塔里。不過,已知最早一般大小的印刷出版書籍,是唐代(618年-907年)間刊行的《金剛經》。該經長5.18米(17英尺),卷軸格式,可追溯到唐懿宗咸通9年農歷4月15日(即868年)。學者李約瑟和錢存訓(Tsien Tsuen-hsuin)的記述表示唐朝金剛經的書法雕刻技術遠較較早印行的單頁版印度陀羅尼經更為先進,更為精巧。另外,兩個最古老的印刷農歷日期為877年和882年,它們是在當時敦煌被發現。根據歷史學家鄧廣銘考證,雕版印刷術發明于唐朝,唐朝是中國歷史上最發達的黃金時期,許多道士參與印刷術的研發與創新,并在唐朝中后期開始普遍使用。宋代雖然發明了活字印刷術,但是普遍使用的仍然是雕版印刷術。
            北宋科學家、政治家、道家學者沈括曾在《夢溪筆談》中有一篇文章叫《活板》,其中詳細介紹了活板印刷術的全過程,通俗易懂,非常詳細。在他寫于1088年的著作《夢溪筆談》中,將此發明歸于不知名的工匠畢升(990年-1051年)。隨著燒結陶土字符的使用,沈括描述畢升制作字形、撿字排列、印刷、并在印刷后拆解留待后來使用。宋代雖然發明了活字印刷術,但是普遍使用的仍然是雕版印刷術。畢升曾嘗試木制活字,但木制活字一直要到元朝(1271年–1368年)王禎(活躍于1290年至1333年)的木模才趨完善。王禎亦將文字按照音韻組合置于有小隔間的轉輪排字盤以方便撿字。至于銅版活字要等到明朝(1368年-1644年)華燧(1439年至1513年)于1490年的印刷作品才趨完美。
            元代,著名道家學者、農學家與機械學家王禎發明了木活字,并創造出比較簡捷的適于漢字復雜特點的轉盤排字方法;后又發明了金屬活字,使活字印刷得到了改進。唐代的雕刻印本傳到日本,8世紀后期日本完成了木板《陀羅尼經》以后又傳到朝鮮、中東一帶和東歐。15世紀,德國人學會了用合金鑄字,從此畢升首次創造的活字印刷在歐洲各地推廣開來。
            中國是世界上最早發明印刷術的國家。早期的印刷是把圖文刻在木板上用水墨印刷的,木版水印畫仍用此法,統稱“刻版印刷術”(亦稱“雕版印刷術”)刻版印刷的前身是公元前流行的印章捺印和后來出現的拓印碑石等。造紙和制墨等生產技術出現之后,逐漸發明了刻版印刷技術。

        源于唐朝

            根據歷史學家鄧廣銘考證,雕版印刷術發明于唐朝,并在唐朝中后期開始普遍使用。宋代雖然發明了活字印刷術,但是普遍使用的仍然是雕版印刷術。 [4]  世界上現存最早的印刷物是唐咸通九年(公元868年)印制的《金剛經》(它全鄭長4877毫米,高244毫米,由七張粘連起來而成一卷。卷首有釋迦說法圖,末有“咸通九年四月十五日王玠為二親敬造普施”題記。原藏于甘肅敦煌千佛洞,1899年發現。1907年為英國人斯坦因盜去,現存于英國倫敦不列顛博物館)。它與造紙術一樣對知識的保存和流通造成影響。另外,印刷術的發展與早期的印章無直接關系,古代印章在古埃及、古希臘、兩河流域都有使用。美國考古學家在中亞土庫曼斯坦安納烏曾于2000年10月發掘出距今4300年的中亞印章,其文字仍有待考。
            中國的四大發明在歐洲近代文明產生之前陸續傳入西方,對西方科技發展產生一定影響?;鹚幒突鹌鞯牟捎么輾Я藲W洲中世紀天主教的思想枷鎖。指南針傳到歐洲航海家的手里,使他們有可能發現美洲和實現環球航行,為西方奠定了世界貿易和工場手工業發展的基礎。
            而李約瑟對這四大發明的贊美和強調,使得這一說法獲得了中國的很大認同,并被寫進了教科書。 恩格斯在1857年發表的《炮兵》中寫道:“在中國,還在很早的時期就用硝石和其他引火劑混合制成了煙火藥,并把它使用在軍事上和盛大典禮中” 火藥最早在公元9世紀晚唐時期的煉丹書籍中就有記載。
            公元904年,楊行密軍圍攻豫章(今江西南昌),部將鄭璠命所部“發機飛火,燒龍沙門,率壯士突火先登入城,焦灼被體”,這是火藥最早使用于軍事記載,最早的火藥武器則出現在五代時期的敦煌壁畫。
            十世紀五代時期的敦煌(時屬歸義軍)壁畫,目前所知最早的關于火槍和手榴彈的描繪。 世界上最早的金屬火銃出土于中國黑龍江,制作年代為1288年,現藏黑龍江省博物館。 

        西漢時期

            早在西漢時,中國勞動人民就已造紙。東漢時,蔡倫在總結前人經驗的基礎上,改進了造紙術,他用樹皮,麻頭,破布和舊漁網等材料制成植物纖維紙。蔡倫他曾被封為“龍亭侯”,所以人們把他創造的這紙叫做“蔡侯紙”。從6世紀開始,造紙術逐漸傳往朝鮮、日本,以后又經阿拉伯、埃及、西班牙傳到歐洲的希臘、意大利等地。1150年,西班牙開始造紙,建立了歐洲第一家造紙廠。此后,法國(1189)、意大利(1276)、德國(1391)、英國(1494)、荷蘭(1586)、美國(1690)都先后建廠造紙。到16世紀,紙張已流行歐洲。中世紀的歐洲,據說抄一本《圣經》要用300多張羊皮,文化信息的傳播因材料的限制,范圍極其狹小,紙的發明為當時歐洲蓬勃發展的教育、政治、商業等方面的活動提供了極為有利的條件。
            中國唐朝時期,人們把刻制印章從刻石上拓印文字兩種方法結合起來,發明了雕版印刷術。唐代留下的《金剛經》,精美清晰,是世界上最早的標有確切日期的雕版印刷品(868年)。11世紀中期的宋代,畢昇發明了活字印刷術,使印刷術得到普遍推廣。中國的雕版印刷大約在11世紀以后由阿拉伯傳的歐洲,12世紀左右傳到埃及,隨著造紙術的傳播,紙張先后取代了埃及的紙草,印度的樹葉以及歐洲的羊皮等,引發了世界書寫材料的巨大變革,14至15世紀歐洲開始流行印刷術。
            歐洲現存最早的有確切日期的雕版印刷品,是德國南部的《圣克利斯托菲爾》畫像(1423年),晚于中國約600年。1450年前后,德國人受中國活字印刷術的影響,創制了歐洲拼音文字的活字,用來印刷書籍,比畢昇晚了400年。印刷術傳到歐洲后,改變了原來只有修道士才能讀書和接受較高教育的狀況,為歐洲的科學從中世紀漫長黑夜之后突飛猛進發展以及文藝復興運動的出現提供了一個重要的物質條件。
            1584年西班牙歷史學家,傳教士岡薩雷斯· 德·門多薩在所著《中華大帝國史》中提出,古騰堡受到中國印刷技術影響;中國的印刷術,通過兩條途徑傳入德國,一條途徑是經俄羅斯傳入德國,一條途徑是通過阿拉伯商人攜帶書籍傳入德國。中世紀歐洲書寫都用羊皮紙卷,并無“書籍”和“印刷”的概念。古騰堡以這些中國書籍,作為他的印刷的藍本。門多薩的書很快被翻譯成法文、英文、意大利文,在歐洲產生很大影響。法國歷史學家路易·勒·羅伊,文學家米歇爾·德·蒙田等,都同意門多薩的論點。法國漢學家安田樸曾以“歐洲中心論欺騙行為的代表作:所謂古登堡可能是印刷術的發明人”為題,論證歐洲的活字印刷術來源于中國。([法]安田樸《中國文化西傳歐洲史》)中國在唐朝時期就已發明了火藥,并最早用于軍事。10世紀初的唐未,出現了火炮、火箭,宋時火器普遍用于戰爭。蒙古人從與宋、金作戰中學會了制造火藥、火器的方法,阿拉伯人從與蒙古人作戰中學會了制造火器。歐洲人大約于13世紀后期,又從阿拉伯人的書籍中獲得了火藥知識,到14世紀前期,又從對回教國家戰爭中學到了制造火藥、使用火器的方法?;鹌髟跉W洲城市市民反對君主專制中發揮了巨大作用?;鹚幍陌l明大大的推進了歷史發展的進程,是歐洲文藝復興的重要支柱之一。
            恩格斯指出:“火器一開始就是城市和以城市為依靠的新興君主政體反對封建貴族的武器。以前一直攻不破的貴族城堡的石墻抵不住市民的大炮;市民的槍彈射穿了騎士的盔甲,貴族的統治跟身披鎧甲的貴族騎兵隊同歸于盡了。”
            早在戰國時代,中國道家人士就已經根據磁石指示南北的特性制成了“司南”,這是世界上最早的指南儀器。北宋時期,人們發明了用人工磁化鐵針的方法,制成指南針,并開始應用于航海。南宋時,指南針普遍應用于航海,同時傳到阿拉伯。13世紀初指南針傳入歐洲。指南針在航海上應用,導致了以后哥倫布發現美洲新大陸的航行和麥哲倫的環球航行。這大大加速了世界經濟發展的進程。 

        歷史意義

            四大發明是中國古代先民為世界留下的一串光耀的足跡,是人類文明進步作出巨大貢獻的象征
            ① 造紙術的發明:為人類提供了經濟﹑便利的書寫材料,掀起一場人類文字載體革命;② 雕版印刷術的發明:大大促進了文化的傳播;③ 指南針的發明:為歐洲航海家的航?;顒?,提供了條件;④ 火藥武器的發明:火藥武器的使用,改變了作戰方式,幫助歐洲資產階級摧毀了封建堡壘,加速了歐洲的歷史進程。
         

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