中国古代四大发明之一。利用磁铁在地球磁场中的南北指极性而制成的一种指向仪器，有多种形体。战国时期，已发现磁石吸铁的现象，并用天然磁石制造“司南之勺”，“其柄指南”。此后,经过长时期的实践,发现人工磁化的方法，造成更高一级的磁性指向仪器。宋代科学家沈括首先记载了地磁偏角，说用天然磁石摩擦钢针，使之磁化成为磁针，可以指南，而常微偏东，并介绍了四种支挂磁针的方法：一是浮于水面，二是放在指甲上,三是放在碗沿上,四是线缕悬挂（见彩图缕悬法指南针 据沈括记载复制模型）。宋军中配备指南鱼，是将薄铁叶剪成鱼形而磁化，用于阴天和黑夜判断行军方向。后来又发展成磁针和方位盘联成一体的罗经盘,即罗盘。曾三异在《因话录》中记载当时有“地螺”,“或有子午正针，或用子午、丙壬间缝针”。这种地罗还是一种水罗盘。当时，阴阳家用地罗看风水。在清丈田地和判决土地诉讼时,也使用地罗。据《萍洲可谈》、《宣和奉使高丽图经》、《诸蕃志》和《梦粱录》记载，至晚在北宋后期，指南针已用于航海，南宋时，使用“针盘”导航。这种针盘还使用“浮针”，这对于海上交通的发展，中外经济文化交流，起了极大作用。

最早的“指南针” 战国时代，我国人民利用磁铁造成了一种指示方向的工具，叫“司南”。“司南”就是指南的意思。

司南的形状和现在的指南针完全不同。它是根据我国古代的勺子的形状制成的，很象我们现在用的汤匙。

司南是怎样制成的呢？古书上缺少详细的记载，又没有实物留下来，所以我们没有办法知道它的准确形状。根据专家们的研究，司南大约是把整块的天然磁铁，轻轻地琢磨成勺子的形状，并且把它的S极琢磨成长柄，使重心落在圆而光滑的底部正中。

司南做好以后，还得做一个光滑的底盘。使用的时候，先把底盘放平，再把司南放在底盘的中间，用手拨动它的柄，使它转动。等到司南停下来，它的长柄就指向南方，勺子的口则指向北方。

司南的底盘是用青铜做的，有的是个涂漆的木盘，青铜和漆器都比较光滑，磨擦的阻力比较小，司南转动起来很灵活。这种底盘内圆外方，四周还刻有表示方位的格线和文字。现在的出土文物中，就有这样的铜盘和涂漆的木盘；还有东汉时候的一幅石刻，刻着一个小勺子放在一个小方台上，有人认为这就是司南。

司南是世界上最早的“指南针”。战国时候，有人去采玉，怕在荒山中迷路，就带上司南。

司南必须放在光滑的底盘上旋转，底盘还必须放平，否则就会影响它指南的作用，甚至会使它从底盘上滑下来。因此，人们发明司南以后，又继续不断地研

究改进指南的工具。

指南鱼 公元九六零年，宋太祖建立宋朝，结束了五代十国时期的封建割据局面。北宋时候，农业、手工业和商业都有了新的发展。在这个基础上，我国的科学技术获得了辉煌的成就。宋朝时候，我国在指南针的制造方面，跟造纸法和印刷术一样，也有很大的发展。

大约在北宋初年，我国又创制了一种指南工具——指南鱼。

当时有一部有名的军事著作，叫《武经总要》，其中说：行军的时候，如果迂到阴天黑夜，无法辨明方向，就应当让老马在前面带路，或者用指南车和指南鱼辨别方向。《武经总要》这部书是在北宋仁宗庆历四年（公元一零四四年）以前写成的。这就是说，在那个时候，我国已经有指南鱼，并且把它应用到军事方面去了。

指南鱼用一块薄薄的钢片做成，形状很象一条鱼。它有两寸长、五分宽，鱼的肚皮部分凹下去一些，使它象小船一样，可以浮在水面上。

钢片做成的鱼没有磁性，所以没有指南的作用。如果要它指南，还必须再用人工传磁的办法，使它变成磁铁，具有磁性。

关于怎样进行人工传磁，《武经总要》没有明白的记载，但是它指出，指南鱼要用“密器收之”，也就是说，要拿一个密封的合子藏起来。根据这一点来看，当时的人工传磁法大约是这样的：把钢片做的鱼和天然磁铁放在同一个密封的 合子里，使它们接触，时间久了，钢片做的鱼就也会具有磁性，变成磁铁。

原来，不管磁化或者没有磁化的钢铁里面，每一个分子都是一根“小磁铁”。没有磁化的钢条，它的分子毫无次序地排列着，“小磁铁”的磁性都互相抵消了。磁化了的钢条，所有的“小磁铁”都整整齐齐地排列着，同性的磁极朝着一个方向，不用说，整个钢条就具有磁性了。如果拿一块磁铁，紧紧擦着一根没有磁化的钢条，老是从这一头向另一头移动，那么，由于磁铁的吸力，普通钢条中的分子也都顺着一个方向排列起来，这样，就完成“传磁”的工作了。《武经总要》上讲到的“密器收之”，可能就是指这种人工传磁方法。

我国人民发明用人造磁铁做指南鱼，这是一个很大的进步。这说明我国人民在九百多年前就已具有相当丰富的磁铁知识了。

使用指南鱼，比使用司南要方便，它不需要再做一个光滑的铜盘，只要有一碗水就可以了。盛水的碗即使放得不平，也不会影响指南的作用，因为碗里的水面是平的。而且，由于液体的摩擦力比固体小，转动起来比较灵活，所以它比司南更灵敏，更准确。

当时不但有钢片做的指南鱼，还有用木头做的指南鱼和指南龟。宋代《事林广记》记载了用木头做指南鱼的方法：用一块木头刻成鱼的样子，象手指那样大，在鱼嘴往里挖一个洞，拿一条磁铁放在里面，使它的S级朝外，再用蜡封好口。另外用一根针从鱼口里插进去，室南鱼就做好了。把指南鱼放到水面上，鱼嘴里的针就指向南方。

指南龟也是用木头刻成的，放磁铁的办法和木头指南鱼一样，插在尾部。指南龟不放在水里，人们在它的肚子下面挖一个洞，把它装在光滑的竹钉上面，使它便于自由转动，它尾部的那根针，也会自动指向南方。

这种木头指南鱼和指南龟，很可能是一些懂得方术的方士创造的，做成以后只是用来变戏法。所以《事林广记》的作者，把它们当作《神仙幻术》了。

火药的发明

中国古代四大发明之一。古代炼丹家制药时，逐渐发现硫黄(S)、 焰硝(KN□)和木炭(C)的混合物有燃烧和爆炸能力。唐末天□年间(904～906)，在战争中开始出现火药箭,还出现“发机飞火”的记载,即用抛石机投掷火药包，作燃烧性兵器。宋朝东京开封府(今河南开封)设广备攻城作，其中有生产火药的部门。《武经总要》一书记载了火药的三种配方,生产火药已达相当规模。尽管生产技术严格保密，仍传入辽朝，故从日本大量进口硫黄的同时，又严禁硫黄和焰硝向辽出口。宋神宗赵顼时，边防军中已大量配备火药弓箭、火药火炮箭等兵器。辽道宗时,也已在南京析津府(今北京)“日阅火炮”。南宋时，水军也配备了霹雳炮、火炮、火箭等兵器，在建康府（今江苏南京）、江陵府（今湖北江陵）等城市都设有火药兵器制造业。早期火药兵器威力有限，不可能取代冷兵器。但自南宋中期以后，火药兵器在兵器中的比重显著增大（见彩图火箭(模型)将火药筒缚在箭支的前部,利用火药燃烧时产生的后推力带动箭支前进,宋代军队配备的火药武器之一）。金朝火药制造技术来源于辽,金军攻宋之初,已使用火炮。此后，在宋、金、元之间的战争中，火药的使用愈益频繁。金末抗击蒙古军时，曾使用震天雷、飞火枪等火器。宋代出现了类似近代炮弹的铁火炮，却仍用抛石机投射；又发明了突火枪,以巨竹为筒,发射“子窠”,类似于后世枪炮，却尚未使用金属发射管。这是辽、宋、 金代火药兵器进步的极限，却已决定了后世火药兵器的发展方向。总之,辽、宋、金代可算是人类使用火药的奠基时期。到元、明又发现了铜铁铸造的管状火器——铳和炮。

火枪 南宋时候，火药的使用越来越普遍了，火器也得到了进一步的发展。 为了防御金兵的侵扰，南宋的军事家们就不断想法改进武器。南宋初，宋高宗绍兴二年（公元一一三二年），有一个叫陈规的军事学家，发明了一种管形火

器——火枪，这在火器史上是一大进步。

这种火枪是用长竹杆做的，竹管里装满火药。打仗的时候，由两个人拿着，点着了火，发射出去，用它烧敌人。

这是我国最早出现的管形火器。把火药装在竹管里做成火枪，在火药的应用上是个了不起的进步。用抛石机发射火药，不容易准确地打中目标；有了管形火器，人们就可以比较准确地发射和适当地操 纵火药的起爆了。

火枪发明以后，经过不断的改进，到了南宋未年，又有人发明了突火枪。突火枪是用粗毛竹筒做成的，竹筒里放有火药，还放一种叫“子窠”的东西。用火把火药点着以后，起初发出火焰，接着“子窠”就射出去，并且发出象炮一样的声音。

这种“子窠”，究竟是什么东西呢？它很可能就是一种最早的子弹，可惜古书上没有说明。

火枪的作用只在烧人，突火枪却能发出子窠打人，比火枪又前进了一步。

火枪和突火枪，都是用竹管做的原始的管形火器，威力不大，但它们是近代枪炮的老祖宗。近代的枪炮，就是从它们慢慢发展来的。

造纸术的发明

东汉元兴元年(105)，蔡伦在前人造纸术的基础上，改革和推广了造纸技术。新的造纸术使旧的不便书写的麻纸变成了至今大致结构没有改变的良纸工艺。

在蔡伦造纸术出现之前，在中国，商代用甲骨，西周用青铜器，春秋时用竹简、木牍、缣帛作为记事材料。汉代，农业发达，经济繁荣，国力强盛，文化事业蓬勃发展。笨重的竹简和昂贵的缣帛已不能满足人们的需求，寻求新的书写材料已成为时势所趋，造纸术就因此应运而生。

据20世纪中叶以来在新疆、陕西、甘肃等地出土的麻质古纸，专家确认为西汉麻纸的片状纤维物，说明造纸术可能出现在蔡伦之前，而且可能与人们对纺织用麻的处理过程有关。但这些西汉麻质古纸上都没有发现可以辨识的书写文字，加上对化验分析结果解释不同，对西汉是否已出现了造纸术中术界尚有很大争议。闪此《后汉书·蔡伦传》对蔡伦发明造纸术的记载，是迄今为止有时间和人物的准确记载造纸术的最早记录，广为人们承认。

蔡伦(62～121)，字敬仲，桂阳(今湖南郴州)人，明帝永平十八年(75)入宫为宦。章帝章和元年(87)任尚方令，掌管宫廷手工作坊。和帝元兴元年(105)发明造纸术。安帝元初元年(114)封龙亭侯。安帝建光元年(121)去世，葬在封地。

《后汉书·蔡伦传》记载：蔡伦造纸之前，书写记事的纸实际上是丝织物(缣帛)，蔡伦用树皮、麻头、破布、鱼网，经过挫、捣、抄、烘等一系列的工艺加工，制造植物纤维纸，一种至今大致结构没有改变的良纸，也是真正意义上的纸。105年，蔡伦向汉和帝献纸，受到和帝赞誉。造纸术于是广为天下所知，蔡伦造的纸被称为“蔡侯纸”；105年则被普遍认为造纸术的发明年代。

蔡伦对造纸术的改革和推广，使纸的使用在东汉后日渐多起来。从考古发掘出的东汉古纸看，已有不少带有书写字体，而且质量明显提高。这些东汉古纸，或是诗抄，或是书信，或是书札的残部，都是东汉末年的产物，准确的应属永初四年(110)前后。科学家对1974年甘肃武威旱滩坡的东汉晚期墓出土的留有字迹的古纸进行了细致的科学分析，发现古纸已具有一定的强度和柔性，厚度与现代机制原稿纸相当，原料为大麻等麻类纤维，纤维交结细匀紧密，且有单面涂布加工，说明当时的造纸工序已相当精细，造纸技术已达到一定水平。

东汉时纸的使用，有许多书稿文献都有记载。如《后汉书·邓皇后纪》中所说的贡纸和《后汉书·百官志》中所说的宫廷内专管纸墨的少府守宫令和尚书令右丞，说明纸在宫廷内已广为使用。而《后汉书·延笃列传》所载的牍记纸和书写纸及《北堂书抄》中所载的信纸，则说明一般官吏和士人也有使用纸书写的了。

造纸术的发明是中国古代最伟大的发明之一，也是人类文明史上一项最杰出的成就。纸的出现，是人类文明的基础，它作为一种新的信息载体在中国率先出现，使中国汉代的文明勃兴超过了其它的文明。公元八世纪左右，阿拉伯人才开始用中国的技术和设备造纸。

纸的出现和推广，使汉以后的文化生活出现了崭新的面貌。纸的质量越来越好。汉中平二年(185)，山东造纸能手左伯(字子邑)造出“左伯纸”，史称“子邑之纸，妍妙辉光”。公元2～5世纪，左伯纸、张芝笔和韦诞墨曾是文人墨士喜爱的文房用品。但纵观汉代的书写材料占主要地位的仍是简牍和缣帛。直到晋以后，经济发展，造纸术流传到长江流域和江南一带，造纸材料丰富，才出现了较多较好的纸。晋代盛行的读书、抄书和藏书之风都得益于纸的普及和推广。抄经热、藏书热和因传抄左思《三都赋》而出现的洛阳纸贵，都是纸普及后出现的前所未有的景观。

印刷术的发明

自从有了纸以后，随着经济文化的发展，读书的人多起来了，对书籍的需要量也大大增加了。

晋朝初年，官府有书二万九千九百四十五卷。南北朝时候，梁元帝在江陵有书籍七万多卷、隋朝嘉则殿中藏书有三十七万卷，这是我国古代国家图书馆最高的藏书记录。

除了官府藏书，私人藏书也越来越多。比如晋朝郭太，有书五千卷；张华搬家的时候，单是搬运书籍，就用了三十辆车子。

印刷术发明以前，只有官府和郭太、张华那样的富人才能有这么多的藏书，一般人要得到一两本书也很不容易，因为那时的书都是手抄本。要抄这么多的手抄本，得花费多少人力呀！这种情况如果不改变，怎么能够满足社会上的需要呢？

历史上常常有这样的情况：一项科学发明，只要社会上迫切需要它，同时又有产生它的物质条件，那么，它就会很诀出现的。雕版印刷术的出现就是这样。

在雕版印刷术出现以前，社会上已经广泛应用印章和拓碑。

印章有阳文和阴文两种，阳文刻的字是凸出来的，阴文刻的字是凹进去的。“如果使用阳文印章，印到纸上就是白底黑字，非常醒目。但是印章一般比较小，印出来的字数毕竟有限。

刻碑一般用阴文，拓出来的是黑底白字，不够醒目。而且拓碑的过程比较复杂，用来印制书籍也不方便。但是，拓碑有一个很大的好处，那就是石碑面积比较大，一次可以拓印许多字。

如果截长补短，把拓碑和印章的各自特点结合起来呢？情况当然就不一样了。

我国劳动人民在拓碑和印章这两种方法的启发下，发明了雕版印刷术。

雕版印刷的方法是这样的：把木材锯成一块块木板，把要印的字写在薄纸上，反贴在木板上，再根据每个字的笔划，用刀一笔一笔雕刻成阳文，使每个字的笔划突出在板上。木板雕好以后，就可以印书了。印书的时候，先用一把刷子蘸了墨，在雕好的板上刷一下，接着，用自纸复在板上，另外拿一把干净的刷子在纸背上轻轻刷一下，把纸拿下来，一页书就印好了。一页一页印好以后，装订成册，一本书也就成功了。这种印刷方法，是在木板上雕好字再印的，所以大家称它为“雕版印刷”。

我国的雕版印刷是在什么时候发明的呢？对这个问题，历史学家还没有统一的意见，但多数人认为是在唐朝时候发明的。

在隋末唐初，由于大规模的农民大起义，推动了社会生产的发展，文化事业也跟着繁荣起来，客观上产生雕版印刷的迫切需要。

根据明朝时候邵经邦《弘简录》一书的记载：唐太宗的皇后长孙氏收集封建社会中妇女典型人物的故 事。编写了一木叫《女则》的书。贞观十年土长孙皇后死了，宫中有人把这本书送到唐太宗那里。唐太宗看到之后，下令用雕版印刷把它印出来。

贞观十年是公元六三六年。《女则》的印行年代可能就是这一年，也可能稍后一些。这是我国文献资料中提到的最早的刻本。从这个资料来分析。可能当时民间已经开始用雕版印刷来印行书籍了，所以唐太宗才想到把《女则》印出来。雕版印刷发明的年代，一定要比《女则》出版的年代更早。

到了九世纪的时候，我国用雕版印刷来印书已经相当普遍了。

唐朝时候，有个杰出的诗人叫白居易。他把自己写的诗编成了一部诗集——《白氏长庆集》长庆四年十二月十日（公元八二五年一月二日），白居易的朋友元稹给《白氏长庆集》写了一篇序文，序文中说：当时人们白居易的诗“缮写模勒”，在街上贩卖，到处都是这样。

从前人们把刻石称为“模勒”，到了唐代，也就把雕版称为”模勒“了。这里的“模勒”两字就是雕版印刷的意思。

《旧唐书》还有这样一条记载，大和九年（公元八三五年）十二月，唐文宗下令各地，不得私自雕版印刷历书。这是怎么一回事呢？根据另外一些古书的记载情况是这样：当时剑南、两川和淮南道的人民。都用雕版印刷历书，在街上出卖。每年，管历法的司天台还没有奏请颁发新历，老百姓印的新历却已到处都是了。颁布历法是封建帝王的特权，东川节度使冯宿为了维护朝廷的威信，就奏请禁止私人出版历书。历书关系到农业生产，农民非常需要，一道命令怎么禁得了呢？虽然唐文宗下了这道命令，民间刻印的历书仍旧到处风行。就是在同一个地区，民间印刷历书的也不止一家。

黄巢起义的时候，唐僖宗慌慌张张逃到了四川。皇帝也逃跑了，当然没有人来管理禁印历书的事了。因此，江东地方的人民就自己编印了历书出卖。唐僖宗中和元年（公元八八一年），有两个人印的历书，在月大月小上差了一天，发生了争执。一个地方官知道了，就说：“大家都是同行做生意，相差一天半天又有什么关系呢？”历书怎么可以差一天呢？那个地方官的说法真叫人笑掉了牙。这件事情却告诉我们，单是江东地方，就起码有两家以上印刷历书。

当时跟着唐僖宗逃到四川的柳毗在他的《家训》的序里也说，他在成都的书店里看到好多关于阴阳、杂记、占梦等方面的书籍。这些书大多是雕版印刷的。可见当时成都的印刷业比较发达，不但印历书，还印其他各种书籍了。

唐朝刻印的书籍，现在保存下来只有一部咸通九年刻印的《金刚经》。 咸通九年是公元八六八年，离开现在已经一千多年了。这一千多年前的印刷品，是怎样保存下来的呢？这里还有一段故事。

甘肃省墩煌东南有坐鸣沙山，早在晋朝的时候，有一些佛教徒在这里开了山洞，雕刻佛像，建筑寺庙。山洞不断增加，佛像也跟着增多，人们就把这里称为“千佛洞”。一九零零年，有一个王道士在修理洞窟的时候，无意中发现了一个密闭的暗室，打开一看，里面堆满了一捆捆纸卷，其中有相当多的纸卷是唐代抄写的书籍，还有一卷是唐代刻印的《金刚经》。

这部《金刚经》长约一丈六尺，高约一尺，是由七个印张粘连而成的卷子。卷首有一幅画，上面画着释迦牟尼对他的弟子说法的神话故事，神态生动，后面是《金刚经》的全文。卷未有一行文字，说明是咸通九年刻印的。

这本书是世界上现存的最早的雕板印刷书籍。图画也是雕刻在一块整版上的，也许是世界上最早的版画。

到了五代时候，有个封建官僚叫冯道。他在短短的五个朝代中做过四个朝代的大官，是个卑鄙无耻的家伙。他看到江苏、四川等地人民贩卖的印本书籍，各种各样都有，单单没有儒家经典，就在后唐长兴三年向皇帝建议雕版印刷儒家经典。

当时共印九种经书，经历了四个朝代，直到后周广顺三年，先后花了二十二年的时间，才全部刻成。

因为这次刻书影响比较大，后来竟有人认为印刷术是五代时候冯道发明的，这当然是错误的。

到了宋朝时侯，印刷业更加发达起来，全国各地到处都刻书。北宋初年，成都印《大藏经》，刻板十三万块；北宋政府的中央教育机构——国子监，印经史方面的书籍，刻板十多万块。从这两个数字，可以看出当时印刷业规模之大。宋朝雕板印刷的书籍，现在知道的就有七百多种，而且字体整齐朴素，美观大方，后来一直为我国人民所诊视。

宋朝的雕版印刷，一般多用木板刻字，但也有人用铜板雕刻。上海博物馆收藏有北宋“济南刘家功夫针铺”印刷广告所用的铜版，可见当时也掌握了雕刻铜版的技术。

说起印制书籍，雕版印刷的确是一个伟大的创造。一种书，只雕一回木板，就可以印很多部，比用手写不知要快多少倍了。

可是用这种方法，印一种书就得雕一回木板，费的人工仍旧很多，无法迅速地、大量地印刷书籍，有些书字数很多，常常要雕好多年才能雕好，万一这部书印了一次不再重印，那未，雕得好好的木板就完全没用了。

有什么办法改进呢？

到了十一世纪中叶（宋仁宗庆历年间），我国有个发明家叫毕升，终于发明了一种更进步的印刷方法——活字印刷术，把我国的印刷技术大大提高了一步。

毕升用胶泥做成一个一个四方长柱体，一面刻上单字，再用火烧硬，这就是一个一个的活字。印书的时候，先予备好一块铁板，铁板上面放上松香和蜡之类的东西，铁板四周围着一个铁框，在铁框内密密地排满活字，满一铁框为一版，再用火在铁板底下烤，使松香和蜡等熔化。另外用一块平板在排好的活字上面压一压，把字压平，一块活字版就排好了。它同雕版一样，只要在字上涂墨，就可以印刷了。

为了提高效率，他准备了两块铁板，组织两个人同时工作，一块板印刷，另一块板排字；等第一块板印完，第二块板已经准备好了。两块铁板互相交替着用，印得很快。

毕升把每个单字都刻好几个；常用字刻二十多个碰到没有予备的冷僻生字，就临时雕刻，用火一烧就成了，非常方便。印过以后，把铁板再放在火上烧热，使松香和蜡等熔化，把活字拆下来，下一次还能使用。

这就是最早发明的活字印刷术。这种胶泥活字，称为泥活字，毕升发明的印书方法二和今天的比起来，虽然很原始，但是活字印刷术的三个主要步骤一制造活字、排版和印刷，都已经具备。所以，毕升在印刷方面的贡献是非常了不起的。北宋时期的著名科学家沈括在他所著的《梦溪笔谈》里，专门记载了毕升发明的活字印刷术。

毕升发明活字印刷以后，朝鲜人民又开始用泥活字等方法印书，后来又采用木活字印书。到了十三世纪，他们首先发明用铜活字印书。我国使用铜活字印书比朝鲜稍晚。朝鲜人民还创造了铅活字、铁活字等。

十六世纪末年，日本侵入朝鲜，把朝鲜的铜活字和木活字抢去不少。于是，日本人也学会了活字印刷术。

我国的印刷术还传到了越南。十五世纪的时候，越南开始用雕版印刷术的方法印书。十八世纪初，他们也开始用木活字印书了。

欧洲印刷术的产生，也受了我国印刷术的深刻影响。

元朝时候，到中国来的欧洲人很多。他们看到元朝政府印的纸币可以代替金银使用，觉得非常新奇。在他们写的游记中，对于中国的纸币记载得很详细。

当时到中国来的欧洲人，很多住在杭州等地。杭州的书坊非常多，刻印工人的技巧也非常熟练。有的欧洲人在那里住过好几年，所以很自然地就把印刷术带回欧洲去了。