四大發明故地

① 四大發明的來歷

四大發明有，指南針，火葯，活字印刷術和造紙術。
簡介
四大發明在人類文明史上的重要地位，是中國成為文明古國的標志之一。古代，我國的科學技術在許多方面曾經居於世界前列，但過去的光輝歷史不等於現在的榮耀。5世紀後的千餘年裡，歐洲處在封建社會之中。在這個漫長的時期里，我國的科學技術一直在向前發展，而歐洲的科學技術卻停滯不前。到了十五、六世紀，由於封建制度的瓦解和資本主義制度的逐步形成，歐洲的近代自然科學得以誕生，卻突飛猛進，超越中國，領先與世界。從此，中國的科學發展基本上就一直落後與西方國家。以至於最後，西方列強利用中國發明的指南針，火葯，直接打到了中國。在清朝，強迫中國割地賠款，使中國成為了一個半殖民地半封建的國家。

指南針
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南極，利用這一性能可以辨別方向。常用於航海、大地測量、旅行及軍事等方面。
指南針的發明是我國勞動人民，在長期的實踐中對物體磁性認識的結果。由於生產勞動，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引鐵的性質。後來又發現了磁石的指向性。經過多方的實驗和研究，終於發明了可以實用的指南針。
指南針輾轉傳入歐洲後在航海大發現中發揮出不可替代的作用。但科學史家清楚，最早解答「指南針為何能夠指南」問題的並不是中國人，而是英國科學家吉爾伯特。那麼，中國發明指南針後對指南針理論作過什麼樣的探討？吉爾伯特的理論是否及時傳到了中國？明末清初的「西學東漸」，又對我國指南針理論的發展有過哪些影響？上海交通大學科學史與科學哲學系教授關增建從2003年起開始著手研究這些基本上還是空白的問題。
「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世紀中葉時我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，但對指南針為什麼會指南卻沒有一點概念——「磁石之指南……莫可原其理！」隨後，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，最晚成書於宋代的《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，按五行生剋說，金生水，而北方屬水，因此北方之水是金之子。鐵產生於磁石，磁石是受陽氣的孕育而產生的，陽氣屬火，位於南方，因此南方相當於磁針之母。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。」
關增建表示，從近代物理學的觀點來看，「蒙氏理論」完全異想天開，但從事物的屬性出發解釋其行為，在東西方科學史上都是常用的做法。我國古代陰陽學說昌盛，用陰陽學說闡釋指南針指南及「常微偏東」的原理，是再自然不過的事情。特別是，該理論認為磁石不同端面有不同屬性，它們決定磁針的指向，這種說法很容易啟發人們發現磁石的兩極，並進一步聯想到磁極與磁針指向之間的關系，從而為正確認識這一問題找到可能的途徑。
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，有人假託南唐人著作指出，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」。
明萬曆年間（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，我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。《管子》的數篇中最早記載了這些發現：「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。並認為：「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後，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。
漢朝以前人們把磁石寫做「慈石」，是慈愛石頭的意思。
既然磁石能吸引鐵，那麼是否還可以吸引其他金屬呢？我們的先民做了許多嘗試，發現磁石不僅不能吸引金、銀、銅等金屬，也不能吸引磚瓦之類的物品。西漢的時候人們已經認識到磁石只能吸引鐵，而不能吸引其他物品。
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。現在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。那時的人們並不知道這個道理，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，並當場演示。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，製作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。
地球也是一個大磁體，它的兩個極分別在接近地理南極和地理北極的地方。因此地球表面的磁體，可以自由轉動時，就會因磁體同性相斥，異性相吸的性質指示南北。這個道理古人不夠明白，但這類現象他們很清楚。
指南針的始祖大約出現在戰國時期。它是用天然磁石製成的。樣子象一把湯勺，圓底，可以放在平滑的「地盤」上並保持平衡，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。《鬼穀子》中記載了司南的應用，鄭國人采玉時就帶了司南以確保不迷失方向。
春秋時代，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度的天然磁石製成司南。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製成勺型，勺柄指南極，並使整個勺的重心恰好落到勺底的正中，勺置於光滑的地盤之中，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，而難於旋轉，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製成的磁勺組成，青銅盤上刻有二十四向，置磁勺於盤中心圓面上，靜止時，勺尾指向為南。
指南針是磁鐵做成的。磁鐵能吸鐵，通常稱為「吸鐵石」，古代稱為「慈石」因為它一碰到鐵就吸住，好一個慈祥的母親吸引自己的孩子一樣。後來，人們才稱它為「磁石」。
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。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麼地方，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。
指南針是利用磁鐵的特性做成的，那麼，世界上哪個國家最早發現磁鐵和它的特性的呢？
二千多年以前，也就是春秋戰國時候，我國已經用鐵來製造農具了。勞動人民在尋找鐵礦的時候，就發現了磁鐵，並且知道它能夠吸鐵。
我國古書《管子》上有這樣的記載：「上有慈石者，下有銅金。」「銅金」就是一種鐵礦。《管子》這部書產生在公元前三世紀，這說明我國最遲在公元前三世紀就知道磁石能夠吸鐵了。
秦朝時候，還有這樣有趣的傳說，秦始皇統一中國以後，在陝西咸陽造了一個很大的阿房宮，阿房宮中有一個磁石門，完全用磁鐵造成。如果有誰帶著鐵器想去行刺，只要經過那裡，磁石門就會把這個人吸住。
另外，根據古書記載，漢武帝時候，膠東有個欒大，獻給漢武帝一種斗棋。這種棋子一放到棋盤上，就會互相碰擊，自動鬥起來。漢武帝看了非常驚奇。原來來大的棋子是用磁石做的，所以有磁性，能互相吸引碰擊，只是漢武帝不懂這個道理罷了。
古代民間常用薄鐵葉剪裁成魚形，魚的腹部略下凹，像一隻小船，磁化後浮在水面，就能指南北。當時以此做為一種游戲。東晉的崔豹在《古今注》中曾提到這種「指南魚」。
北宋時，曾公亮在《武經總要》載有製作和使用指南魚的的方法：「用薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚型，置炭火中燒之，侯通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，以尾正對子位，蘸水盆中，沒尾數分則止，以密器收之。用時，置水碗於無風處平放，魚在水面，令浮，其首常向午也。」這是一種人工磁化的方法，它利用地球磁場使鐵片磁化。即把燒紅的鐵片放置在子午線的方向上。燒紅的鐵片內部分子處於比較活動的狀態，使鐵分子順著地球磁場方向排列，達到磁化的目的。蘸入水中，可把這種排列較快地固定下來，而魚尾略向下傾斜可增大磁化程度。人工磁化方法的發明，對指南針的應用和發展起了巨大的作用。在磁學和地磁學的發展史上也是一件大事。北宋的沈括在《夢溪筆談》中提到另一種人工磁化的方法：「方家以磁石摩針鋒，則能指南。」按沈括的說法，當時的技術人員用磁石去摩擦縫衣針，就能使針帶上磁性。從現在的觀點來看，這是一種利用天然磁石的磁場作用，使鋼針內部磁疇的排列趨於某一方向，從而使鋼針顯示出磁性的方法。這種方法比地磁法簡單，而且磁化效果比地磁法好，摩擦法的發明不但世界最早，而且為有實用價值的磁指向器的出現，創造了條件。
《夢溪筆談》是沈括(1031—1095年)所著的有關我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後，針鋒有時指南，也有時指北。從現在的觀點來看，磁石都有N和S兩個極，磁化時縫衣針針鋒的方位不同，則磁化後的指向也就不同。但沈括並不知道這個道理，他真實的記錄了這個現象並坦白承認自己沒有做深入思考。以期望後人能進一步探討。
關於磁針的裝置方法，沈括介紹了四種方法：
1.水浮法——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——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——把磁針擱在手指甲上面由於指甲面光滑，磁針可以旋轉自如，指示方向。
4.縷懸法——在磁針中部塗一些蠟，粘一根蠶絲，掛在沒有風的地方，就可以指示方向了。
沈括還對四種方法做了比較，他指出，水浮法的最大缺點，水面容易晃動影響測量結果。碗唇旋定法和指甲旋定法，由於摩擦力小，轉動很靈活，但容易掉落。沈括比較推重的是縷懸法，他認為這是比較理想而又切實可行的方法。事實上沈括指出的四種方法已經歸納了迄今為止指南針裝置的兩大體系——水針和旱針。
南宋陳元靚在《事林廣記》中介紹了另一類指南魚和指南龜的製作方法。這種指南魚與《武經總要》一書記載的不一樣，是用木頭刻成魚形，有手指那麼大，木魚腹中置入一塊天然磁鐵，磁鐵的S極指向魚頭，用蠟封好後，從魚口插入一根針，就成為指南魚。將其浮於水面，魚頭指南，這也是水針的一類。
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，對准並放置在直立於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。由於支點處摩擦力很小，木龜可以自由轉動指南。當時它並沒有用於航海指向，而用於幻術。但是這就是後來出現的旱羅盤的先聲。
指南龜發明年代不晚於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。
方位盤仍是二十四向，但是盤式已經由方形演變成圓形。這樣一來只要看一看磁針在方位盤上的位置，就能斷定出方位來。南宋時，曾三異在《因話錄》中記載了有關這方面的文獻：「地螺或有子午正針，或用子午丙壬間縫針。」這是有關羅經盤最早的文獻記載。文獻中所說的「地螺」，就是地羅，也就是羅經盤。文獻中已經把磁偏角的知識應用到羅盤上。這種羅盤不僅有子午針（確定地磁場南北極方向的磁針），還有子午丙壬間縫針（用日影確定的地理南北極方向）這兩個方向之間的夾角，就是磁偏角。
盤面周圍刻二十四方位，內中盛水，磁針橫穿燈草，浮於水面。
現在人們已經知道，地球的兩個磁極和地理的南北極只是接近，並不重合。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。成書於北宋的《武經總要》在談到用地磁法製造指南針時，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准確。
指南針一經發明很快就被應用到軍事、生產、日常生活、地形測量等方面，特別是航海上。指南針在航海上的應用有一個逐漸發展過程。成書年代略晚於《夢溪筆談》的《萍洲可談》中記有：「舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦則觀指南針。」這是世界航海史上最早使用指南針的記載。文中指出，當時只在日月星辰見不到的時候才使用指南針，可見指南針剛開始使用時，使用還不熟練。二十幾年後，許兢的《宣和奉使高麗圖經》也有類似的記載：「惟視星斗前邁，若晦冥則用指南浮針，以揆南北。」到了元代，指南針一躍而成海上指航的最重要的儀器了。不論晝夜晴陰都用指南針導航了。而且還編制出使用羅盤導航，在不同航行地點指南針針位的連線圖，叫做「針路」。船行到某處，採用何針位方向，一路航線都一一標識明白，作為航行的依據。
指南針的發明是古代先民對磁現象的觀察和研究的結果。古代先民對磁現象的觀察和研究的過程中，進一步了解了磁的性質，並試圖更多地應用這些性質。傳說秦始皇修建阿房宮時，有一宮門是用磁鐵製造的。如果刺客帶劍而過，立刻會被吸住，被衛兵當場捕獲。這樣的故事還很多，《晉書.馬隆傳》記載馬隆率兵西進甘、陝一帶，在敵人必經的狹窄道路兩旁，堆放磁石。穿著鐵甲的敵兵路過時，被牢牢吸住，不能動彈了。馬隆的士兵穿犀甲，磁石對他們沒有什麼作用，可自由行動。敵人以為神兵，不戰而退。東漢的《異物志》記載了在南海諸島周圍有一些暗礁淺灘含有磁石，磁石經常把「以鐵葉錮之」的船吸住，使其難以脫身。
魏晉南北朝時，我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，於金不連。」的句子。可見他也了解磁石的性質。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。
我國先民對磁石的性質的研究和認識是指南針發明和發展的基礎。
指南針在古代主要被堪輿家們用於相宅相墓，同時也被用於航海及其他。正是這後者對人類社會進步發揮了巨大作用，因而指南針才得以躋身於古代四大發明的行列。我國典籍記載指南針用於航海，始於宋代朱彧1119年寫的《萍洲可談》，書中寫道：「舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針。」之後，類似的文獻層出不窮，這表明在航海活動中，指南針普及得相當快。這一發明後來經阿拉伯傳入歐洲，對歐洲的航海業乃至整個人類社會的文明進程，都產生了巨大影響。
指南針也叫羅盤針，是我國古代發明的利用磁石指極性製成的指南儀器。因此，介紹司南必須從磁石說起。
磁石通常稱為「吸鐵石」，它把許多鐵屑緊緊吸在一起，就象一個慈祥的母親吸引自己的孩子，所以人們稱它為「慈石」。
磁石吸鐵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，無論站在地球的什麼地方，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製成了指南工具——司南。但是，戰國時期的司南是什麼樣子無法考證。《中國歷史》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。這個模型是後人根據史書記載以及地下出土的漢代地盤實物製成的。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准確性。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。
到了宋代，勞動人民掌握了製造人工磁體的技術，又製造了指南魚。指南魚是把薄鋼片剪成魚形，長二寸，寬五分，魚的肚皮部分凹下去，使魚象船一樣能浮在水面上。然後把魚和天然磁鐵放在一起，由於磁體的吸力，鋼片受磁感應也具有磁性。這種人工傳磁方法製成的指南魚比使用司南方便多了，只要有一碗水，把指南魚放在水面上就能辨別方向了。經過長期的改進，人們又把鋼針在天然磁體上摩擦，鋼針也有了磁性。這種經過人工傳磁的鋼針可以說是正式的指南針了。沈括在他的《夢溪筆談》中提到他對指南針的用法做過四種試驗，即水浮法、縷懸法、指甲法和碗唇法。「水浮法」是把指南針放在有水的碗里，使它浮在水面上，指示方向。「縷懸法」就是在磁針中部塗上一些蠟，上面粘一根絲線，把絲線懸在木架上，針下安放一個標有方位的圓盤，靜止時鋼針就指示南北。「指甲法」就是把鋼針放在手指甲面上，輕輕轉動，由於手指甲的光滑，磁針就和司南一樣也能發生指南作用。「碗唇法」是把磁針放在光滑的碗邊上，轉動磁什，便和指甲法一樣發生指南作用。沈括經過精密的觀察實驗，還發現磁針指示的方向並不是正南正北，而是微偏西北和東南，這種發現在科學上叫磁偏角。
火葯
用硝石、硫黃和木炭這三種物質混和製成的，而當時人們都把這三種東西作為治病的葯物，所以取名「火葯」，意思是「著火的葯」。火葯
自秦漢以後，煉丹家用硫黃、硝石等物煉丹，從偶然發生爆炸的現象中得到啟示，再經過多次實踐，找到了火葯的配方。三國時有個聰明的技師馬鈞，用紙包火葯的方法做出了娛樂用的「爆仗」，開創了火葯應用的先河。
唐朝末年，火葯開始應用到軍事上。人們利用拋射石頭的拋石機，把火葯包點著以後，拋射出去，燒傷敵人，這是最原始的火炮。後來人們將球狀火葯包紮在箭桿頭附近，點著引線以以後，用弓箭將火葯射出去燒傷敵人。還有把火葯、毒葯，再加上一些瀝清、桐油等，搗在一起做成毒球，點著以後，用弓箭射出，殺傷敵人是後來的「萬人敵」。到了宋朝，人們將火葯裝填在竹筒里，火葯背後扎有細小的「定向棒」，點燃火管上的火硝，引起筒里的火葯迅速燃燒，產生向前的推力，使之飛向敵陣爆炸，這是世界上第一種火葯火箭。以後又發明了火槍和槍，這些都是用竹管製成的原始管形火器，是近代代槍炮的老祖宗。
編輯本段造紙術
造紙技術的發明，是中華民族對世界文明的傑出貢獻之一。
大約在3500多年前的商朝，我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，戰國時思想家惠施外出講學，帶的書簡就裝了五車，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。縑是細絹、帛是絲織品的總稱吏一方縑帛上寫字時，便於書寫，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。公元前2世紀西漢初期已經有了紙。
發明人
東漢和帝元興元年(公元105年)，蔡倫在總結前人製造絲織晶的經驗的基礎上，發明了用樹皮、破漁網、破布、麻頭等作原料，製造成了適合書寫的植物纖維紙，才使紙成為普遍使用的書寫材料。被稱為「蔡侯紙」。
蔡倫只是改進造紙術，而不是紙的發明人。
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大公國。到12世紀，歐洲才仿效中國的方法開始設廠造紙。
發明地點
洛陽
活字印刷術木活字
它開始於隋朝的雕版印刷，經宋仁宗時的畢升發展、完善，產生了活字印刷，並由蒙古人傳至了歐洲，所以後人稱畢升為印刷術的始祖。中國的印刷術是人類近代文明的先導，為知識的廣泛傳播、交流創造了條件。
雕版印刷是用刀在一塊塊木板上雕刻成凸出來的反寫字，然後再上墨，印到紙上。每印一種新書，木板就得從頭雕起，速度很慢。如果刻版出了差錯，又要重新刻起，勞作之辛苦，可想而知。
北宋刻字工人畢升在公元1004年至1048年間，用質細且帶有粘性的膠泥，做成一個個四方形的長柱體，在上面刻上反寫的單字，一個字一個印，放在土窯里用火燒硬，形成活字。然後按文章內容，將字依順序排好，放在一個個鐵框上做成印版，再在火上加熱壓平，就可以印刷了。印刷結束後把活字取下，下次還可再用。這種改進之後的印刷術叫做活板印刷術。
這種印刷方法雖然原始簡單，卻與現代鉛字排印原理相同，使印刷技術進入了一個新時代。
後來，元代著名農學家與機械學家王楨發明了木活字，並創造出比較簡捷的適於漢字復雜特點的轉盤排字方法，後來又發明了金屬活字，使活字印刷得到了改進。唐代的雕刻印本傳到日本，8世紀後期日本完成了木板《陀羅尼經》以後又傳到朝鮮民主主義人民共和國、阿拉伯聯合大公國一帶和東歐。15世紀，德國人學會了用合金鑄宇，從此畢升首創的活字印刷在歐洲各地推廣開來。
北宋科學家、政治家沈括曾在《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。
編輯本段四大發明對世界的影響

② 四大發明小故事

四大發明——造紙術

造紙是一項重要的化學工藝，紙的發明是中國在人類文化的傳播和發展上，所做出的一項十分寶貴的貢獻，是中國化學史上的一項重大的成就。

在紙還未發明之前，甲骨、竹簡和絹帛是古代用來供書寫、記載的材料。但由於西漢的經濟、文化迅速發展，甲骨和竹簡不能滿足發展的需求，從而促使了書寫工具的改進。

當時人們已開始應用小塊的絲綿製成的紙，因為考古學家於1933年在新強羅布淖爾發現了一張古紙，它是」麻物、白色，作方塊薄片，四周不完整，長約40厘米，寬約100厘米，質甚粗糙，不勻凈，紙 面尚有麻筋，蓋初做紙時所做，故不精細也〃由於古漢時的紙張是由麻縷和絲綿，加上製法粗糙，所以紙張的質量不太好。而麻縷和絲綿都有其本身的作用，如要把它們用作造紙的原料，就必然會受到很大的限制，而難以得到迅速的發展，來滿足文化生活上對紙張的要求。
在新的客觀形勢要求下，蔡倫的出現便為造紙術帶來新突破，在《東漢觀記》卷二上記載：」蔡倫·有才學，盡忠重慎，每次休沐，閉門以絕賓客，曝體田野。典作尚方，造意用樹皮及敝布、魚網作紙。元興元年奏上，帝善其能，自是莫不用，天下咸稱蔡侯紙〃。從以上看來，蔡倫是用樹皮、破布、魚網造紙的。

雖然在蔡倫之前也有紙的存在，但是原料左身就有很大的局限，而蔡倫對新原料的發現，解決了這個問題。因為破布、破魚網早已結束了它們本身的任務，成了廢物而又用作做原料，對造紙工業起了極大的推動作用。

新原料的使用必然提出新技術的要求，但是由於典籍流失，實際的操作如何，已缺乏記載，無從考知，但大概是先張布或網撕破或剪斷，然後放在水裡浸漬相當長的時間並且需要加以舂搗，才能做成紙漿。用樹皮做紙張，困難更大一些．除初步切短和後部舂搗外，中間還需要烹煮和加入石灰漿之類的促爛劑。下圖是中國古代造紙工程之(抵壓簾覆)及(干焙火烘)。

四大發明——火葯

火葯是中國四大發明之一。火葯,顧名思義就是(著火的葯)。它的起源與煉丹術有著密切的關系,是古代煉丹士在煉丹時無意中配製出來。左圖為元代銅火銃。
它是硫黃,硝石,炭的混合物,而前兩項在漢代成書的中國第一部葯物學典籍(神農本草經)里都被列為重要的葯材。就是火葯本身也被歸入葯類,明代李時珍的(本草綱目)中說,火葯能治瘡癬,殺蟲,辟濕氣和瘟疫。火葯的發明是人們長期煉丹,制葯實踐結果,至今已有一千多年歷史。

唐朝末年,火葯已被用於軍事。唐昭宗天佑元年(904年)楊行密的軍隊圍攻豫章,部將鄭璠(以所部發機飛火,燒龍沙門,帶領壯士突火先登入城,焦灼被體)<九國志?鄭璠傳>。這里所說的(飛火),就是(火炮),(火箭)之類。(火炮)是把火葯製成環狀,把吊線點燃後用拋石機拋擲出去;(火箭)則是把火葯球縛於箭鏃之下,將吊線點燃後用弓射出。到了宋代,戢爭接連不斷,促進火葯武器的加速發展。北未政府建立了火葯作坊,先後製造了火葯箭,火炮等以燃燒性能為主的武器和(霹靂炮),(震天雷)等爆炸性較強的武器。南未在1259年造出了以巨竹為筒,內裝火葯的(突火槍)。到了元代又出現銅鑄火統,稱為(銅將軍)。這些都是以火葯的爆炸為推動力的武器,在戢爭中顥示了前所未有威力。右圖為南未突火槍。

在12,13世紀,火葯首先傳入阿拉伯國家,然後傳到希臘和歐洲乃至世界各地。對人類社會的文明進步,對經濟和科學文化的發展,起了推動作用。美法各國直到十四世紀中葉,才有應用火葯和火器的記載。左圖為北未火葯箭。

四大發明—印刷術

印章、拓印、印染與雕版印刷

印章在先秦時就有，一般只有幾個字，表示姓名，官職或機構。印文均刻成反體，有陰文、陽文之別。在紙沒有出現之前，公文或書信都寫在簡牘上，寫好之後，用繩紮好，在結扎處放粘性泥封結，將印章蓋在泥上，稱為泥封，泥封就是在泥上印刷，這是當時保密的一種手段。紙張出現之後，泥封演變為紙封，在幾張公文紙的接縫處或公文紙袋的封口處蓋印。據記載在北齊時（公元550~577年）有人把用於公文紙蓋印的印章作得很大，很像一塊小小的雕刻版了。
戰國（公元前475-前221年）時期的銅印。

晉代著名煉丹家葛洪（公元284~363年）在他著的《抱朴子》中提到道家那時已用了四寸見方（13.5×13.5）有120個字的大木印了。這已經是一塊小型的雕版了。

佛教徒為了使佛經更加生動，常把佛像印在佛經的卷首，這種手工木印比手繪省事得多。

碑石拓印技術對雕版印刷技術的發明很有啟發作用。刻石的發明，歷史很早。初唐在今陝西鳳翔發現了十個石鼓，它是公元前8世紀春秋時秦國的石刻。秦始皇出巡，在重要的地方刻石7次。東漢以後，石碑盛行。漢靈帝四年（公元175年）蔡邕建議朝廷，在太學門前樹立《詩經》、《尚書》、《周易》、《禮記》、《春秋》、《公羊傳》、《論語》等七部儒家經典的石碑，共20.9萬字，分刻於46塊石碑上每碑高175、寬90、厚20厘米，容字5000，碑的正反面皆刻字。歷時8年，全部刻成。成為當時讀書人的經典。很多人爭相抄寫。後來特別是魏晉六朝時，有人趁看管不嚴或無人看管時，用紙將經文拓印下來，自用或出售。結果使其廣為流傳。

古人發現在石碑上蓋一張微微濕潤的紙，用軟槌輕打，使紙陷入碑面文字凹下處，待紙干後再用布包上棉花，蘸上墨汁，在紙上輕輕拍打，紙面上就會留下黑地白字跟石碑一模一樣的字跡。這樣的方法比手抄簡便、可靠。於是拓印就出現了。

拓片是印刷技術產生的重要條件之一。

印染技術對雕版印刷也有很大的啟示作用，印染是在木板上刻出花紋圖案，用染料印在布上。中國的印花板有凸紋板和鏤空板兩種。1972年湖南長沙馬王堆一號漢墓（公元前165年左右）出土的兩件印花紗就是用凸紋板印的。這種技術可能早於秦漢，而上溯至戰國。紙發明後，這種技術就可能用於印刷方面，只要把布改成紙，把染料改成墨，印出來的東西，就成為雕版印刷品了。在敦煌石室中就有唐代凸板和鏤空板紙印的佛像。

印章、拓印、印染技術三者相互啟發，相互融合，再加上我國人民的經驗和智慧，雕版印刷技術就應運而生了。

指南針
戰國時代，我國人民利用磁鐵造成了一種指示方向的工具，叫「司南」。「司南」就是指南的意思。
司南的形狀和現在的指南針完全不同。它是根據我國古代的勺子的形狀製成的，很象我們現在用的湯匙。
司南是怎樣製成的呢？古書上缺少詳細的記載，又沒有實物留下來，所以我們沒有辦法知道它的准確形狀。根據專家們的研究，司南大約是把整塊的天然磁鐵，輕輕地琢磨成勺子的形狀，並且把它的S極琢磨成長柄，使重心落在圓而光滑的底部正中。拓片是印刷技術產生的重要條件之一。

③ 中國四大發明的來歷

造 紙 早在東漢（公元25年～公元220年）的蔡倫發明「蔡侯紙」之前，中國已經出現了紙的雛形。中國甘肅省天水放馬灘漢墓出土的西漢（公元前206年～公元23年）早期的紙，是現已發現的最早的紙。此外，新疆羅布泊和西安灞橋等地都出土過西漢的古紙。但這些紙都比較粗糙，原料是麻或絲絮。
東漢時，公元105年，宦官蔡倫總結西漢以來的造紙技術並加以改進，開創了以樹皮、破布、麻頭、魚網為原料，並以漚、搗、抄一套工藝技術，造出了達到書寫實用水平的植物纖維紙，稱為「蔡侯紙」。從此，紙逐步取代了竹木筒和帛，成為主要的書寫材料。 造紙術到公元7世紀初期（隋末唐初）開始東傳至朝鮮、日本；8世紀西傳入撒馬爾罕，就是後來的阿拉伯，接著又傳入巴格達；10世紀到大馬士革、開羅；11世紀傳入摩洛哥；13世紀傳入印度；14世紀到義大利，義大利很多城市都建了造紙廠，成為歐洲造紙術傳播的重要基地，從那裡再傳到德國、英國；16世紀傳入俄國、荷蘭；17世紀傳到英國；19世紀傳入加拿大。造紙的發明與傳播，使文字的載體成本得到了大幅度的下降，知識在平民中的普及得以實現，從而極大的推動了世界科技、經濟的發展。 造紙術的發明，不僅是書籍製作材料上的偉大變革，而且在人類文明史上具有劃時代的偉大意義。
火 葯
火葯的發明與中國古代發達的冶煉技術有密切的關系，在冶煉金屬的過程中，人們不斷總結經驗，逐漸接觸和熟悉了許多礦物的性能，積累了豐富的化學知識。從戰國時代（公元前403年～公元前221年）起，就有人把冶金技術運用到煉制礦物葯方面，夢想能煉出長生不老的葯來，也有人想從礦物中煉出金銀來。雖然沒有煉出長生不老的丹葯或金銀，但是煉丹工匠們在煉丹的過程中發現硝石、硫磺與含碳物質在一起加熱後會發生劇烈的化學反應。一次次爆炸中，人們逐漸認識到硝石、硫磺、木炭按一定比例配製，將會製成會爆炸的火葯。
火葯發明的具體年代已無從查考，但根據資料可以推斷，火葯發明的時間應在唐代（公元618年～公元907年）以前。由於這種火葯的顏色是黑色的，所以叫做「黑火葯」。唐朝末年，火葯開始用於軍事。最早的火葯武器是「飛火」，即火箭。宋、元時期（公元960年～公元1368年），軍事上廣泛應用火葯，出現了許多火葯武器，主要有火箭、火銃、突火槍、火炮等。明朝（公元1368年～公元1644年）時，出現了利用齒輪控制的觸發性地雷與線香控制的定時水雷。 元朝（公元1279年～公元1368年）時，火葯傳到歐洲，引起了武器製造業和戰略戰術上的一系列重要的變化，對歐洲社會經濟領域產生了重要的影響。
指南針
中國早在春秋和戰國（公元前722年～公元前221年）時期，人們在尋找鐵礦時就發現了磁鐵，並知道了它們所具有的特殊性質。戰國時期（公元前403年～公元前221年），人們開始利用磁鐵製造指示方向的工具——司南。司南被製成勺狀，使用時將它放置在一個光滑、水平的底盤中間，用手撥動它的柄，使其轉動；當它停止時，勺柄就指向南方，勺口則指向北方。
北宋（公元960年～公元1127年）初期，人們發現了人工磁化法，用天然磁石磨擦鋼針，制出磁針。這種經過磁化了的鋼針就被正式叫做指南針了（由於磁針軸受地球磁極的影響，而且地磁軸與地球自轉軸有個11度多的交角，磁針所指示的南北方向實際上是地球磁極的南北方向）。指南針的製做方法各種各樣，有的把磁浮在水上，有的放在碗沿，有的放在指甲上，有的用線懸在空中。但較為精確的指南針，是把磁針裝在刻有方位的羅盤上，所以，指南針又叫做羅盤針。宋朝（公元960年～公元1279年）以及後來的海船上，都裝有指南針。12世紀末，指南針經由阿拉伯人傳到歐洲，為後來歐洲航海家開辟新航路提供了重要條件。
印刷術

雕版印刷術——大約在公元3世紀的晉代（公元265年～公元420年），隨著紙、墨的出現，印章也開始流行起來。公元4世紀東晉時期，石碑拓印得到了發展，它把印章和拓印結合起來，再把印章擴大成一個版面，蘸好墨，仿照拓印的方式，把紙鋪到版上印刷，即為雕版印刷的雛形。大約在公元7世紀前期，世界上最早的雕版印刷術在唐朝（公元618年～公元907年）誕生了。雕版印刷需要先在紙上按所需規格書寫文字，然後反貼在刨光的木板上，再根據文字刻出陽文反體字，這樣雕版就做成了。接著在版上塗墨，鋪紙，用棕刷刷印，然後將紙揭起，就成為印品。雕刻版面需要大量的人工和材料，但雕版完成後一經開印，就顯示出效率高、印刷量大的優越性。我們現在所能看到的最早的雕版印刷實物是在敦煌發現的印刷於公元868年的唐代雕版印刷《金剛經》，印製工藝

④ 中國四大發明是誰發明的,在哪個地點

造紙術 蔡倫
印刷術 畢升（活字印刷術）之前的刻板印刷術的發明者不可考 應該是偉大的勞動人民
火葯 煉丹家
指南針 偉大的中國勞動人民因為年代久遠科學上沒有四大發明的具體時間,所謂的XXX年發明了XX其實不準確的.具體時間中科院教授也怕說不了,只能說個大概時間
造紙術 據考古發現,我國大約在公元前1世紀,就已經有了紙,不過這時的紙只是紡織業漂絮漚麻的副產品,產量很低,質量也差,還不能用於書寫.到東漢時期,蔡倫在前人經驗的基礎上,對造紙術進行了大膽的改革和創新.除了用麻作原料之外,還採用樹皮等一些含纖維的東西.並採用石灰鹼液蒸煮的加工技術,從而大大提高了紙的產量和質量.此後紙張開始代替竹帛,在全國推廣.
印刷術 我國造紙發明以後,由於出版書籍的需要,印刷術也隨之產生.公元6世紀初的隋、唐之際,出現了最早的雕版印刷術.這種印刷術一般用木材為原料,先在木板上刻反字,再給字板塗上墨,印在紙上.由於節工省時.很快盛行起來.宋代雕版印刷達到鼎盛時期,宋太祖開寶四年 （971年）於成都板印《大藏經》,共印5048卷,雕版達13萬塊,用了12年的時間才雕印完工.如此浩大規模的印刷,足以表明雕版印刷已達到相當高的水平.在1041--1048年間,雕刻工畢?又創造了活字印刷術.即用膠泥做成規格一致的毛坯,在一端刻上反體單字,用火燒硬,成為單個的膠泥活字.用這些活字排版,既節省費用,又大大縮短了時間,十分經濟方便.活字印刷的出現是印刷史上一項重大的革命.元代王禎又將膠泥活字改為木活字,創造了轉輪排字架.此後還出現了錫、銅、鉛等金屬材料製成的活字.
火葯 火葯是在煉丹過程中發明的,公元8～9世紀,煉丹家已經知道硫磺、硝石與木炭混合燃燒時,會發生劇烈的反應.這樣,在唐代就發明了以這三種物質為原料的黑色火葯.到宋元時期,各種葯物成分有了較合理的定量配比,並且先在軍事上得到使用,出現了最早的火炮、火槍、火箭、地雷、炸彈等火葯武器.現在中國歷史博物館珍藏的銅火鏡,製造於元年順三年（1332年）.它是目前世界上發現的最早的銅炮,由於靠火葯作為推動力,其威力較大,稱它為「銅將軍」.
指南針 最早的指南針出現在戰國時期,當時是天然磁石磨成勺形,把它放在特別光滑的地盤上,用以指南,稱為司南.到宋代後期,人們又發現鋼鐵在磁石上磨過後,也會產生磁性.於是又出現了以此為原料的指南針.由於航海事業發展的需要,人們又開始使用了以此為原料水浮式指南針在陰雨天辨別方向

⑤ 四大發明的故事

1、指南針

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，並當場演示。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，製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。它是用天然磁石製成的。樣子像一把湯勺，圓底，可以放在平滑的「地盤」上並保持平衡，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」

2、造紙術

中國古代勞動人民以上等蠶繭抽絲織綢，剩下的惡繭、病繭等則用漂絮法製取絲綿。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，經晾乾之後剝離下來，可用於書寫。

3、火葯

火葯是中國古代煉丹家發明於隋唐時期，距今已有一千多年了。火葯的研究開始於古代道家煉丹術，古人為求長生不老而煉制丹葯，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，最後導致了火葯的發明。

4、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。

在他寫於1088年的著作《夢溪筆談》中，將此發明歸於不知名的工匠畢升（990年-1051年）。隨著燒結陶土字元的使用，沈括描述畢升製作字形、撿字排列、印刷、並在印刷後拆解留待後來使用。

(5)四大發明故地擴展閱讀：

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徵，四大發明促進了歷史的發展軌跡，傳入歐洲，給歐洲帶來了很大的影響。從中世紀開始，歐洲處於一個漫長的時代，止步不前，人們生活在水深火熱的世界裡。

四大發明給他們帶來了曙光，於是才有文藝復興的出現，文藝復興是歐洲結束中世紀的重要里程碑。她對後世起到很大的作用。

同時期的科學，地理，藝術，思想，工業，自然等都是這個時期最活躍的，為後來的第一次，第二次工業革命提供了堅實的基礎。

⑥ 關於古代四大發明的事

四大發明
指南針

在發明指南針之前人類在茫茫大海中航行，常常會迷失方向，造成不可想像的後果,是中國人發明了指南針，使人類航行有了方向。

中國在北宋時期就發明了人工磁化的兩種方法：一種是沈括所說的用天然磁石摩擦鋼針的方法，另一種是利用地球磁場的作用使鋼鐵磁化。

人們把經過磁化的鋼針，穿過幾根燈草，放在一個乘滿水的碗里，它就能浮在水上為航船指明方向，這就是世界上最早用來指示方向的儀器--指南針。

火葯

火葯是我國古代四大發明之一。因為是用硝石、硫黃和木炭這三種物質混和製成的，而當時人們都把這三種東西作為治病的葯物，所以取名「火葯」，意思是「著火的葯」。

自秦漢以後，煉丹家用硫黃、硝石等物煉丹，從偶然發生爆炸的現象中得到啟示，再經過多次實踐，找到了火葯的配方。三國時有個聰明的技師馬鈞，用紙包火葯的方法做出了娛樂用的「爆仗」，開創了火葯應用的先河。

唐朝末年，火葯開始應用到軍事上。人們利用拋射石頭的拋石機，把火葯包點著以後，拋射出去，燒傷敵人，這是最原始的火炮。後來人們將球狀火葯包紮在箭桿頭附近，點著引線以以後，用弓箭將火葯射出去燒傷敵人。還有把火葯、毒葯，再加上一些瀝清、桐油等，搗在一起做成毒球，點著以後，用弓箭射出，殺傷敵人是後來的「萬人敵」。到了宋朝，人們將火葯裝填在竹筒里，火葯背後扎有細小的「定向棒」，點燃火管上的火硝，引起筒里的火葯迅速燃燒，產生向前的推力，使之飛向敵陣爆炸，這是世界上第一種火葯火箭。以後又發明了火槍和槍，這些都是用竹管製成的原始管形火器，是近代代槍炮的老祖宗。

造紙術

造紙技術的發明，是中華民族對世界文明出貢獻之一。

大約在3500多年前的商朝，我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，戰國時思想家惠施外出講學，帶的書簡就裝了五車，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。縑是細絹、帛是絲織品的總稱吏一方縑帛上寫字時，便於書寫，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。公元前2世紀西漢初期已經有了紙。

東漢和帝元興元年(公元105年)，蔡倫在總結前人製造絲織晶的經驗的基礎上，發明了用樹皮、破魚網、破布、麻頭等作原料，製造成了適合書寫的植物纖維紙，才使紙成為普遍使用的書寫材料。

造紙術在7世紀經朝鮮民主主義人民共和國傳到日本。8世紀中葉傳到阿拉伯聯合大公國。到12世紀，歐洲才仿效中國的方法開始設廠造紙。

印刷術

印刷術是中國古代四大發明之一。它開始於隋朝的雕版印刷，經宋仁宗時的畢升發展、完善，產生了活字印刷，並由蒙古人傳至了歐洲，所以後人稱畢升為印刷術的始祖。中國的印刷術是人類近代文明的先導，為知識的廣泛傳播、交流創造了條件。

雕版印刷是用刀在一塊塊木板上雕刻成凸出來的反寫字，然後再上墨，印到紙上。每印一種新書，木板就得從頭雕起，速度很慢。如果刻版出了差錯，又要重新刻起，勞作之辛苦，可想而知。

北宋刻字工人畢升在公元1004年至1048年間，用質細且帶有粘性的膠泥，做成一個個四方形的長柱體，在上面刻上反寫的單字，一個字一個印，放在土窯里用火燒硬，形成活字。然後按文章內容，將字依順序排好，放在一個個鐵框上做成印版，再在火上加熱壓平，就可以印刷了。印刷結束後把活字取下，下次還可再用。

這種印刷方法雖然原始簡單，卻與現代鉛字排印原理相同，使印刷技術進入了一個新時代。

後來，元代著名農學家與機械學家王楨發明了木活字，並創造出比較簡捷的適於漢字復雜特點的轉盤排字方法，後來又發明了金屬活字，使活字印刷得到了改進。唐代的雕刻印本傳到日本，8世紀後期日本完成了木板《陀羅尼經》o以後又傳到朝鮮民主主義人民共和國、阿拉伯聯合大公國一帶和東歐。15世紀，德國人學會了用合金鑄宇，從此畢升首創的活字印刷在歐洲各地推廣開來。

指南針的發明是我國勞動人民，在長期的實踐中對物體磁性認識的結果。由於生產勞動，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引鐵的性質。後來又發現了磁石的指向性。經過多方的實驗和研究，終於發明了可以實用的指南針。

磁現象的發現

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。《管子》的數篇中最早記載了這些發現：「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。並認為：「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。」

漢以前人們把磁石寫做「慈石」，是慈愛石頭的意思。

既然磁石能吸引鐵，那麼是否還可以吸引其他金屬呢？我們的先民做了許多嘗試，發現磁石不僅不能吸引金、銀、銅等金屬，也不能吸引磚瓦之類的物品。西漢的時候人們已經認識到磁石只能吸引鐵，而不能吸引其他物品。

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。現在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。那時的人們並不知道這個道理，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，並當場演示。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，製作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。

地球也是一個大磁體，它的兩個極分別在接近地理南極和地理北極的地方。因此地球表面的磁體，可以自由轉動時，就會因磁體同性相斥，異性相吸的性質指示南北。這個道理古人不夠明白，但這類現象他們很清楚。

指南針的始祖——司南

指南針的始祖大約出現在戰國時期。它是用天然磁石製成的。樣子象一把湯勺，圓底，可以放在平滑的「地盤」上並保持平衡，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。《鬼穀子》中記載了司南的應用，鄭國人采玉時就帶了司南以確保不迷失方向。

春秋時代，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度的天然磁石製成司南。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製成勺型，勺柄指南極，並使整個勺的重心恰好落到勺底的正中，勺置於光滑的地盤之中，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，而難於旋轉，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製成的磁勺組成，青銅盤上刻有二十四向，置磁勺於盤中心圓面上，靜止時，勺尾指向為南。

指南針的發明

古代民間常用薄鐵葉剪裁成魚形，魚的腹部略下凹，像一隻小船，磁化後浮在水面，就能指南北。當時以此做為一種游戲。東晉的崔豹在《古今注》中曾提到這種「指南魚」。

北宋時，曾公亮在《武經總要》載有製作和使用指南魚的的方法：「用薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚型，置炭火中燒之，侯通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，以尾正對子位，蘸水盆中，沒尾數分則止，以密器收之。用時，置水碗於無風處平放，魚在水面，令浮，其首常向午也。」這是一種人工磁化的方法，它利用地球磁場使鐵片磁化。即把燒紅的鐵片放置在子午線的方向上。燒紅的鐵片內部分子處於比較活動的狀態，使鐵分子順著地球磁場方向排列，達到磁化的目的。蘸入水中，可把這種排列較快地固定下來，而魚尾略向下傾斜可增大磁化程度。人工磁化方法的發明，對指南針的應用和發展起了巨大的作用。在磁學和地磁學的發展史上也是一件大事。北宋的沈括在《夢溪筆談》中提到另一種人工磁化的方法：「方家以磁石摩針鋒，則能指南。」按沈括的說法，當時的技術人員用磁石去摩擦縫衣針，就能使針帶上磁性。從現在的觀點來看，這是一種利用天然磁石的磁場作用，使鋼針內部磁疇的排列趨於某一方向，從而使鋼針顯示出磁性的方法。這種方法比地磁法簡單，而且磁化效果比地磁法好，摩擦法的發明不但世界最早，而且為有實用價值的磁指向器的出現，創造了條件。

沈括還在《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後，針鋒有時指南，也有時指北。從現在的觀點來看，磁石都有N和S兩個極，磁化時縫衣針針鋒的方位不同，則磁化後的指向也就不同。但沈括並不知道這個道理，他真實的記錄了這個現象並坦白承認自己沒有做深入思考。以期望後人能進一步探討。

關於磁針的裝置方法，沈括介紹了四種方法：

1.水浮法——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——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——把磁針擱在手指甲上面由於指甲面光滑，磁針可以旋轉自如，指示方向。

4.縷懸法——在磁針中部塗一些蠟，粘一根蠶絲，掛在沒有風的地方，就可以指示方向了。

沈括還對四種方法做了比較，他指出，水浮法的最大缺點，水面容易晃動影響測量結果。碗唇旋定法和指甲旋定法，由於摩擦力小，轉動很靈活，但容易掉落。沈括比較推重的是縷懸法，他認為這是比較理想而又切實可行的方法。事實上沈括指出的四種方法已經歸納了迄今為止指南針裝置的兩大體系——水針和旱針。

夢溪筆談》是沈括(1031—1095年)所著的有關我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。

南宋陳元靚在《事林廣記》中介紹了另一類指南魚和指南龜的製作方法。這種指南魚與《武經總要》一書記載的不一樣，是用木頭刻成魚形，有手指那麼大，木魚腹中置入一塊天然磁鐵，磁鐵的S極指向魚頭，用蠟封好後，從魚口插入一根針，就成為指南魚。將其浮於水面，魚頭指南，這也是水針的一類。

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，對准並放置在直立於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。由於支點處摩擦力很小，木龜可以自由轉動指南。當時它並沒有用於航海指向，而用於幻術。但是這就是後來出現的旱羅盤的先聲。

指南龜發明年代不晚於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。

羅盤定位

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。

方位盤仍是二十四向，但是盤式已經由方形演變成圓形。這樣一來只要看一看磁針在方位盤上的位置，就能斷定出方位來。南宋時，曾三異在《因話錄》中記載了有關這方面的文獻：「地螺或有子午正針，或用子午丙壬間縫針。」這是有關羅經盤最早的文獻記載。文獻中所說的「地螺」，就是地羅，也就是羅經盤。文獻中已經把磁偏角的知識應用到羅盤上。這種羅盤不僅有子午針（確定地磁場南北極方向的磁針），還有子午丙壬間縫針（用日影確定的地理南北極方向）這兩個方向之間的夾角，就是磁偏角。

盤面周圍刻二十四方位，內中盛水，磁針橫穿燈草，浮於水面。

現在人們已經知道，地球的兩個磁極和地理的南北極只是接近，並不重合。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。成書於北宋的《武經總要》在談到用地磁法製造指南針時，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准確。

磁性質的應用

指南針一經發明很快就被應用到軍事、生產、日常生活、地形測量等方面，特別是航海上。指南針在航海上的應用有一個逐漸發展過程。成書年代略晚於《夢溪筆談》的《萍洲可談》中記有：「舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦則觀指南針。」這是世界航海史上最早使用指南針的記載。文中指出，當時只在日月星辰見不到的時候才使用指南針，可見指南針剛開始使用時，使用還不熟練。二十幾年後，許兢的《宣和奉使高麗圖經》也有類似的記載：「惟視星斗前邁，若晦冥則用指南浮針，以揆南北。」到了元代，指南針一躍而成海上指航的最重要的儀器了。不論晝夜晴陰都用指南針導航了。而且還編制出使用羅盤導航，在不同航行地點指南針針位的連線圖，叫做「針路」。船行到某處，採用何針位方向，一路航線都一一標識明白，作為航行的依據。

指南針的發明是古代先民對磁現象的觀察和研究的結果。古代先民對磁現象的觀察和研究的過程中，進一步了解了磁的性質，並試圖更多地應用這些性質。傳說秦始皇修建阿房宮時，有一宮門是用磁鐵製造的。如果刺客帶劍而過，立刻會被吸住，被衛兵當場捕獲。這樣的故事還很多，《晉書.馬隆傳》記載馬隆率兵西進甘、陝一帶，在敵人必經的狹窄道路兩旁，堆放磁石。穿著鐵甲的敵兵路過時，被牢牢吸住，不能動彈了。馬隆的士兵穿犀甲，磁石對他們沒有什麼作用，可自由行動。敵人以為神兵，不戰而退。東漢的《異物志》記載了在南海諸島周圍有一些暗礁淺灘含有磁石，磁石經常把「以鐵葉錮之」的船吸住，使其難以脫身。

魏晉南北朝時，我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，於金不連。」的句子。可見他也了解磁石的性質。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。
中國是大國嘛，所以也就牛一點啊。

⑦ 古代四大發明的故事

【1】指南針

在發明指南針之前人類在茫茫大海中航行，常常會迷失方向，造成不可想像的後果,是中國人發明了指南針，使人類航行有了方向。

中國在北宋時期就發明了人工磁化的兩種方法：一種是沈括所說的用天然磁石摩擦鋼針的方法，另一種是利用地球磁場的作用使鋼鐵磁化。

人們把經過磁化的鋼針，穿過幾根燈草，放在一個乘滿水的碗里，它就能浮在水上為航船指明方向，這就是世界上最早用來指示方向的儀器——指南針。

【2】火葯

火葯是我國古代四大發明之一。因為是用硝石、硫黃和木炭這三種物質混和製成的，而當時人們都把這三種東西作為治病的葯物，所以取名「火葯」，意思是「著火的葯」。

三國時有個聰明的技師馬鈞，用紙包火葯的方法做出了娛樂用的「爆仗」，開創了火葯應用的先河。
唐朝末年，火葯開始應用到軍事上。人們利用拋射石頭的拋石機，把火葯包點著以後，拋射出去，燒傷敵人，這是最原始的火炮。後來人們將球狀火葯包紮在箭桿頭附近，點著引線以以後，用弓箭將火葯射出去燒傷敵人。還有把火葯、毒葯，再加上一些瀝清、桐油等，搗在一起做成毒球，點著以後，用弓箭射出，殺傷敵人是後來的「萬人敵」。到了宋朝，人們將火葯裝填在竹筒里，火葯背後扎有細小的「定向棒」，點燃火管上的火硝，引起筒里的火葯迅速燃燒，產生向前的推力，使之飛向敵陣爆炸，這是世界上第一種火葯火箭。

【3】造紙術

造紙技術的發明，是中華民族對世界文明出貢獻之一。

大約在3500多年前的商朝，我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，戰國時思想家惠施外出講學，帶的書簡就裝了五車，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。縑是細絹、帛是絲織品的總稱吏一方縑帛上寫字時，便於書寫，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。公元前2世紀西漢初期已經有了紙。

東漢和帝元興元年(公元105年)，蔡倫在總結前人製造絲織晶的經驗的基礎上，發明了用樹皮、破魚網、破布、麻頭等作原料，製造成了適合書寫的植物纖維紙，才使紙成為普遍使用的書寫材料。

造紙術在7世紀經朝鮮民主主義人民共和國傳到日本。8世紀中葉傳到阿拉伯聯合大公國。到12世紀，歐洲才仿效中國的方法開始設廠造紙。

【4】印刷術

印刷術是中國古代四大發明之一。它開始於隋朝的雕版印刷，經宋仁宗時的畢升發展、完善，產生了活字印刷，並由蒙古人傳至了歐洲，所以後人稱畢升為印刷術的始祖。中國的印刷術是人類近代文明的先導，為知識的廣泛傳播、交流創造了條件。
雕版印刷是用刀在一塊塊木板上雕刻成凸出來的反寫字，然後再上墨，印到紙上。每印一種新書，木板就得從頭雕起，速度很慢。如果刻版出了差錯，又要重新刻起，勞作之辛苦，可想而知。
北宋刻字工人畢升在公元1004年至1048年間，用質細且帶有粘性的膠泥，做成一個個四方形的長柱體，在上面刻上反寫的單字，一個字一個印，放在土窯里用火燒硬，形成活字。然後按文章內容，將字依順序排好，放在一個個鐵框上做成印版，再在火上加熱壓平，就可以印刷了。印刷結束後把活字取下，下次還可再用。
這種印刷方法雖然原始簡單，卻與現代鉛字排印原理相同，使印刷技術進入了一個新時代。

後來，元代著名農學家與機械學家王楨發明了木活字，並創造出比較簡捷的適於漢字復雜特點的轉盤排字方法，後來又發明了金屬活字，使活字印刷得到了改進。唐代的雕刻印本傳到日本，8世紀後期日本完成了木板《陀羅尼經》o以後又傳到朝鮮民主主義人民共和國、阿拉伯聯合大公國一帶和東歐。15世紀，德國人學會了用合金鑄宇，從此畢升首創的活字印刷在歐洲各地推廣開來。

⑧ 四大發明

造紙術、印刷術、火葯和指南針。

中華民族向來以「四大發明」——造紙術、印刷術、火葯和指南針而自豪，不過，「四大發明」這一說法，卻誕生在抗戰期間。

1942年，抗日戰爭正處於相持階段，雖然共產黨領導的敵後游擊隊在蓬勃發展，國民黨軍隊卻是屢戰屢敗，士氣不振，蔣介石心急如焚，寢食不安。面對山河破碎，生靈塗炭的中華民國，蔣介石覺得急需藉助一個東西來振奮一下軍心，鼓舞一下民心。

這時，他碰巧聽說英國學者李約瑟在搞中國科技史，於是就立刻派人把李約瑟和他的助手、他的中國太太魯桂珍接到了重慶，讓他在中國實地考察研究中國科技史。李約瑟很在第二年，即1943年，在重慶提出了造紙術、印刷術、指南針和火葯為中國古代「四大發明」的說法。

(8)四大發明故地擴展閱讀：

中國古代四大發明之一的紙張，很大可能是起源於中國南方，並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。

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製作石拍，揭示出中國嶺南地區是世界樹皮布文化起源地。