四大發(fā)明在人類文明史上的重要地位，是中國成為文明古國的標(biāo)志之一。古代，我國的科學(xué)技術(shù)在許多方面曾經(jīng)居于世界前列，但過去的光輝歷史不等于現(xiàn)在的榮耀。5世紀(jì)后的千余年里，歐洲處在封建社會(huì)之中。在這個(gè)漫長的時(shí)期里，我國的科學(xué)技術(shù)一直在向前發(fā)展，而歐洲的科學(xué)技術(shù)卻停滯不前。到了十五、六世紀(jì)，由于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(xué)得以誕生，卻突飛猛進(jìn)，超越中國，領(lǐng)先與世界。從此，中國的科學(xué)發(fā)展基本上就一直落后與西方國家。以至于最后，西方列強(qiáng)利用中國發(fā)明的指南針，火藥，直接打到了中國。在清朝，強(qiáng)迫中國割地賠款，使中國成為了一個(gè)半殖民地半封建的國家。
　　中國人都知四大發(fā)明，因此而津津樂道。但是，千百年已經(jīng)過去，國人是否還有其他什么值得夸耀的大發(fā)明呢？與此同時(shí)，在世界各地，改變?nèi)祟悮v史的大發(fā)明卻層出不窮，不計(jì)其數(shù)。例如：蒸汽機(jī)，電力，電燈，電腦，汽車， 飛機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)，等等。尤其是美國人和歐洲人改變世界的大發(fā)明真是數(shù)不勝數(shù)，大家是否看到他們因?yàn)樽约簢业拇蟀l(fā)明而沾沾自喜，樂此不疲得到處宣揚(yáng)呢？他們的大發(fā)明是不是也是同樣的屈指可數(shù)，就這四個(gè)呢？了解自己國家過去的光輝歷史，固然重要，但是死抱著過去，就會(huì)導(dǎo)致裹足不前，故步自封，自我麻痹。中國人的大發(fā)明不應(yīng)該只有這四個(gè)，應(yīng)該隨著歷史發(fā)展，不斷增加才對(duì)。

編輯本段指南針

　　

　　 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(zhuǎn)動(dòng)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。常用于航海、大地測量、旅行及軍事等方面。
　　指南針的發(fā)明是我國勞動(dòng)人民，在長期的實(shí)踐中對(duì)物體磁性認(rèn)識(shí)的結(jié)果。由于生產(chǎn)勞動(dòng)，人們接觸了磁鐵礦，開始了對(duì)磁性質(zhì)的了解。人們首先發(fā)現(xiàn)了磁石引鐵的性質(zhì)。后來又發(fā)現(xiàn)了磁石的指向性。經(jīng)過多方的實(shí)驗(yàn)和研究，終于發(fā)明了可以實(shí)用的指南針。
　　指南針輾轉(zhuǎn)傳入歐洲后在航海大發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮出不可替代的作用。但科學(xué)史家清楚，最早解答“指南針為何能夠指南”問題的并不是中國人，而是英國科學(xué)家吉爾伯特。那么，中國發(fā)明指南針后對(duì)指南針理論作過什么樣的探討？吉爾伯特的理論是否及時(shí)傳到了中國？明末清初的“西學(xué)東漸”，又對(duì)我國指南針理論的發(fā)展有過哪些影響？上海交通大學(xué)科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)系教授關(guān)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(xué)說基礎(chǔ)上的‘感應(yīng)說’。”關(guān)增建介紹，11世紀(jì)中葉時(shí)我國大科學(xué)家沈括還對(duì)指南針感到匪夷所思，他的《夢(mèng)溪筆談》介紹了指南針的人工磁化方法、磁偏角的發(fā)現(xiàn)和指南針的架設(shè)方法，但對(duì)指南針為什么會(huì)指南卻沒有一點(diǎn)概念——“磁石之指南……莫可原其理！”隨后，文人學(xué)者們從陰陽五行學(xué)說出發(fā)，結(jié)合當(dāng)時(shí)人們對(duì)大地形狀的認(rèn)識(shí)，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(chǎn)生于磁石，磁石是受陽氣的孕育而產(chǎn)生的，陽氣屬火，位于南方，因此南方相當(dāng)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。”
　　關(guān)增建表示，從近代物理學(xué)的觀點(diǎn)來看，“蒙氏理論”完全異想天開，但從事物的屬性出發(fā)解釋其行為，在東西方科學(xué)史上都是常用的做法。我國古代陰陽學(xué)說昌盛，用陰陽學(xué)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(rèn)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(fā)人們發(fā)現(xiàn)磁石的兩極，并進(jìn)一步聯(lián)想到磁極與磁針指向之間的關(guān)系，從而為正確認(rèn)識(shí)這一問題找到可能的途徑。
　　南宋人的指南針原理，仍認(rèn)為“指南針之所指，即陽氣之所在”，只是圍繞磁偏角現(xiàn)象，立論依據(jù)更多轉(zhuǎn)向地理方位的坐標(biāo)系統(tǒng)——中國古人認(rèn)為地是平的、大小有限，這樣地表面必然有個(gè)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(rèn)為，一旦測量地點(diǎn)不在這條南北線上，指南針?biāo)赶蜃匀?#8220;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(tǒng)決定，而偏角則由天體方位劃分系統(tǒng)所決定。關(guān)增建認(rèn)為，這種說法“體現(xiàn)了傳統(tǒng)指南針理論在陰陽感應(yīng)學(xué)說和磁偏角的存在這一矛盾面前所表現(xiàn)出來的窘迫”。
　　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?qū)W說以及相關(guān)科技知識(shí)。受其影響，中國學(xué)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(xué)角度的分析不斷增加，但吉爾伯特1600年提出的科學(xué)理論連西方學(xué)界都沒統(tǒng)一，更談不上入主東土。傳教士中，1658年抵華的比利時(shí)耶穌會(huì)士南懷仁的指南針理論最系統(tǒng)，但他認(rèn)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(xué)的范圍，而不像吉爾伯特認(rèn)識(shí)到地球本身存在一個(gè)磁體。南懷仁理論在中國影響深遠(yuǎn)，直到19世紀(jì)中葉，我國仍有學(xué)者用它解釋指南針問題。而此時(shí)，清末來華的傳教士已開始著手把西方近代磁學(xué)知識(shí)介紹給中國了。
　　先秦時(shí)代我們的先人已經(jīng)積累了許多這方面的認(rèn)識(shí)，在探尋鐵礦時(shí)常會(huì)遇到磁鐵礦，即磁石（主要成分是四氧化三鐵）。這些發(fā)現(xiàn)很早就被記載下來了。《管子》的數(shù)篇中最早記載了這些發(fā)現(xiàn)：“山上有磁石者，其下有金銅。”其他古籍如《山海經(jīng)》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發(fā)現(xiàn)，《呂氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招鐵，或引之也。”那時(shí)的人稱“磁”為“慈”他們把磁石吸引鐵看作慈母對(duì)子女的吸引。并認(rèn)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(jù)說秦始皇統(tǒng)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(huì)被磁石門吸住。這個(gè)故事告訴我們，古代勞動(dòng)人民很早就掌握了磁學(xué)知識(shí)。
　　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，那么是否還可以吸引其他金屬呢？我們的先民做了許多嘗試，發(fā)現(xiàn)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(shí)候人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到磁石只能吸引鐵，而不能吸引其他物品。
　　當(dāng)把兩塊磁鐵放在一起相互靠近時(shí)，有時(shí)候互相吸引，有時(shí)候相互排斥。現(xiàn)在人們都知道磁體有兩個(gè)極，一個(gè)稱N極，一個(gè)稱S極。同性極相互排斥，異性極相互吸引。那時(shí)的人們并不知道這個(gè)道理，但對(duì)這個(gè)現(xiàn)象還是能夠察覺到的。
　　到了西漢，有一個(gè)名叫欒大的方士，他利用磁石的這個(gè)性質(zhì)做了兩個(gè)棋子般的東西，通過調(diào)整兩個(gè)棋子極性的相互位置，有時(shí)兩個(gè)棋子相互吸引，有時(shí)相互排斥。欒大稱其為“斗棋”。他把這個(gè)新奇的玩意獻(xiàn)給漢武帝，并當(dāng)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(zhì)，制作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。
　　地球也是一個(gè)大磁體，它的兩個(gè)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(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)因磁體同性相斥，異性相吸的性質(zhì)指示南北。這個(gè)道理古人不夠明白，但這類現(xiàn)象他們很清楚。
　　指南針的始祖大約出現(xiàn)在戰(zhàn)國時(shí)期。它是用天然磁石制成的。樣子象一把湯勺，圓底，可以放在平滑的“地盤”上并保持平衡，且可以自由旋轉(zhuǎn)。當(dāng)它靜止的時(shí)候，勺柄就會(huì)指向南方。古人稱它為“司南”，當(dāng)時(shí)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。《鬼谷子》中記載了司南的應(yīng)用，鄭國人采玉時(shí)就帶了司南以確保不迷失方向。
　　春秋時(shí)代，人們已經(jīng)能夠?qū)⒂捕?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(shí)的王充在他的著作《論衡》中對(duì)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(jīng)過琢磨制成勺型，勺柄指南極，并使整個(gè)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(nèi)圓，四周刻有干支四維，合成二十四向。這樣的設(shè)計(jì)是古人認(rèn)真觀察了許多自然界有關(guān)磁的現(xiàn)象，積累了大量的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過長期的研究才完成的。司南的出現(xiàn)是人們對(duì)磁體指極性認(rèn)識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。 但司南也有許多缺陷，天然磁體不易找到，在加工時(shí)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(huì)因轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦阻力過大，而難于旋轉(zhuǎn)，無法達(dá)到預(yù)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(yīng)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(shí)，勺尾指向?yàn)槟稀?br /> 　　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?yàn)樗慌龅借F就吸住，好一個(gè)慈祥的母親吸引自己的孩子一樣。后來，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么地方，拿一根可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)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，那么，世界上哪個(gè)國家最早發(fā)現(xiàn)磁鐵和它的特性的呢？
　　二千多年以前，也就是春秋戰(zhàn)國時(shí)候，我國已經(jīng)用鐵來制造農(nóng)具了。勞動(dòng)人民在尋找鐵礦的時(shí)候，就發(fā)現(xiàn)了磁鐵，并且知道它能夠吸鐵。
　　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(chǎn)生在公元前三世紀(jì)，這說明我國最遲在公元前三世紀(jì)就知道磁石能夠吸鐵了。
　　秦朝時(shí)候，還有這樣有趣的傳說，秦始皇統(tǒng)一中國以后，在陜西咸陽造了一個(gè)很大的阿房宮，阿房宮中有一個(gè)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(jīng)過那里，磁石門就會(huì)把這個(gè)人吸住。
　　另外，根據(jù)古書記載，漢武帝時(shí)候，膠東有個(gè)欒大，獻(xiàn)給漢武帝一種斗棋。這種棋子一放到棋盤上，就會(huì)互相碰擊，自動(dòng)斗起來。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(gè)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，像一只小船，磁化后浮在水面，就能指南北。當(dāng)時(shí)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(shí)，曾公亮在《武經(jīng)總要》載有制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(duì)子位，蘸水盆中，沒尾數(shù)分則止，以密器收之。用時(shí)，置水碗于無風(fēng)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(nèi)部分子處于比較活動(dòng)的狀態(tài)，使鐵分子順著地球磁場方向排列，達(dá)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(fā)明，對(duì)指南針的應(yīng)用和發(fā)展起了巨大的作用。在磁學(xué)和地磁學(xué)的發(fā)展史上也是一件大事。北宋的沈括在《夢(mèng)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(dāng)時(shí)的技術(shù)人員用磁石去摩擦縫衣針，就能使針帶上磁性。從現(xiàn)在的觀點(diǎn)來看，這是一種利用天然磁石的磁場作用，使鋼針內(nèi)部磁疇的排列趨于某一方向，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(fā)明不但世界最早，而且為有實(shí)用價(jià)值的磁指向器的出現(xiàn)，創(chuàng)造了條件。
　　《夢(mèng)溪筆談》是沈括(1031—1095年)所著的有關(guān)我國古代科學(xué)技術(shù)的著作，書中談到磁學(xué)和指南針的一些問題。他在《夢(mèng)溪筆談》的補(bǔ)筆談中談到了摩擦法磁化時(shí)產(chǎn)生的各種現(xiàn)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(yīng)有異，未深考耳。”這是說，用磁石去摩擦縫衣針后，針鋒有時(shí)指南，也有時(shí)指北。從現(xiàn)在的觀點(diǎn)來看，磁石都有N和S兩個(gè)極，磁化時(shí)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(gè)道理，他真實(shí)的記錄了這個(gè)現(xiàn)象并坦白承認(rèn)自己沒有做深入思考。以期望后人能進(jìn)一步探討。
　　關(guān)于磁針的裝置方法，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(zhuǎn)，指示方向。
　　3.指甲旋定法——把磁針擱在手指甲上面由于指甲面光滑，磁針可以旋轉(zhuǎn)自如，指示方向。
　　4.縷懸法——在磁針中部涂一些蠟，粘一根蠶絲，掛在沒有風(fēng)的地方，就可以指示方向了。
　　沈括還對(duì)四種方法做了比較，他指出，水浮法的最大缺點(diǎn)，水面容易晃動(dòng)影響測量結(jié)果。碗唇旋定法和指甲旋定法，由于摩擦力小，轉(zhuǎn)動(dòng)很靈活，但容易掉落。沈括比較推重的是縷懸法，他認(rèn)為這是比較理想而又切實(shí)可行的方法。事實(shí)上沈括指出的四種方法已經(jīng)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?shù)闹谱鞣椒ā＿@種指南魚與《武經(jīng)總要》一書記載的不一樣，是用木頭刻成魚形，有手指那么大，木魚腹中置入一塊天然磁鐵，磁鐵的S極指向魚頭，用蠟封好后，從魚口插入一根針，就成為指南魚。將其浮于水面，魚頭指南，這也是水針的一類。
　　指南龜是當(dāng)時(shí)流行的一種新裝置，將一塊天然磁石放置在木刻龜?shù)母箖?nèi)，在木龜腹下方挖一光滑的小孔，對(duì)準(zhǔn)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(gè)固定的、可以自由旋轉(zhuǎn)的支點(diǎn)上了。由于支點(diǎn)處摩擦力很小，木龜可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)指南。當(dāng)時(shí)它并沒有用于航海指向，而用于幻術(shù)。但是這就是后來出現(xiàn)的旱羅盤的先聲。
　　指南龜發(fā)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(shí)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(shí)，可能沒有固定的方位盤，隨著測方位的需要，出現(xiàn)了磁針和方位盤一體的羅盤。羅盤有堪輿用的羅經(jīng)盤和水羅盤、旱羅盤。
　　方位盤仍是二十四向，但是盤式已經(jīng)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(shí)，曾三異在《因話錄》中記載了有關(guān)這方面的文獻(xiàn)：“地螺或有子午正針，或用子午丙壬間縫針。”這是有關(guān)羅經(jīng)盤最早的文獻(xiàn)記載。文獻(xiàn)中所說的“地螺”，就是地羅，也就是羅經(jīng)盤。文獻(xiàn)中已經(jīng)把磁偏角的知識(shí)應(yīng)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(gè)方向之間的夾角，就是磁偏角。
　　盤面周圍刻二十四方位，內(nèi)中盛水，磁針橫穿燈草，浮于水面。
　　現(xiàn)在人們已經(jīng)知道，地球的兩個(gè)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(gè)角度就叫磁偏角。又因?yàn)榈厍蚪魄蛐危源裴樦赶虼艠O時(shí)必向下傾斜，和水平方向有一個(gè)夾角，這個(gè)夾角稱為磁傾角。不同地點(diǎn)的磁偏角和磁傾角都不相同。成書于北宋的《武經(jīng)總要》在談到用地磁法制造指南針時(shí)，就注意利用了磁傾角。沈括在《夢(mèng)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(fā)現(xiàn)使指南針的指向更加準(zhǔn)確。
　　指南針一經(jīng)發(fā)明很快就被應(yīng)用到軍事、生產(chǎn)、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(yīng)用有一個(gè)逐漸發(fā)展過程。成書年代略晚于《夢(mèng)溪筆談》的《萍洲可談》中記有：“舟師識(shí)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(dāng)時(shí)只在日月星辰見不到的時(shí)候才使用指南針，可見指南針剛開始使用時(shí)，使用還不熟練。二十幾年后，許兢的《宣和奉使高麗圖經(jīng)》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(dǎo)航了。而且還編制出使用羅盤導(dǎo)航，在不同航行地點(diǎn)指南針針位的連線圖，叫做“針路”。船行到某處，采用何針位方向，一路航線都一一標(biāo)識(shí)明白，作為航行的依據(jù)。
　　指南針的發(fā)明是古代先民對(duì)磁現(xiàn)象的觀察和研究的結(jié)果。古代先民對(duì)磁現(xiàn)象的觀察和研究的過程中，進(jìn)一步了解了磁的性質(zhì)，并試圖更多地應(yīng)用這些性質(zhì)。傳說秦始皇修建阿房宮時(shí)，有一宮門是用磁鐵制造的。如果刺客帶劍而過，立刻會(huì)被吸住，被衛(wèi)兵當(dāng)場捕獲。這樣的故事還很多，《晉書.馬隆傳》記載馬隆率兵西進(jìn)甘、陜一帶，在敵人必經(jīng)的狹窄道路兩旁，堆放磁石。穿著鐵甲的敵兵路過時(shí)，被牢牢吸住，不能動(dòng)彈了。馬隆的士兵穿犀甲，磁石對(duì)他們沒有什么作用，可自由行動(dòng)。敵人以為神兵，不戰(zhàn)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(jīng)常把“以鐵葉錮之”的船吸住，使其難以脫身。
　　魏晉南北朝時(shí)，我國先民對(duì)磁石的性質(zhì)已有了很多認(rèn)識(shí)。就連當(dāng)時(shí)的詩人曹植在矯志詩中也用了“磁石引鐵，于金不連。”的句子。可見他也了解磁石的性質(zhì)。南北朝梁代的陶弘景在《名醫(yī)別錄》中提出了磁力測量的方法，他指出：優(yōu)良磁石出產(chǎn)在南方，磁性很強(qiáng)，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(qiáng)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(qiáng)弱之分，而且指出了測量方法。這可能是世界上有關(guān)磁力測量的最早記載。
　　我國先民對(duì)磁石的性質(zhì)的研究和認(rèn)識(shí)是指南針發(fā)明和發(fā)展的基礎(chǔ)。
　　指南針在古代主要被堪輿家們用于相宅相墓，同時(shí)也被用于航海及其他。正是這后者對(duì)人類社會(huì)進(jìn)步發(fā)揮了巨大作用，因而指南針才得以躋身于古代四大發(fā)明的行列。我國典籍記載指南針用于航海，始于宋代朱彧1119年寫的《萍洲可談》，書中寫道：“舟師識(shí)地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針。”之后，類似的文獻(xiàn)層出不窮，這表明在航海活動(dòng)中，指南針普及得相當(dāng)快。這一發(fā)明后來經(jīng)阿拉伯傳入歐洲，對(duì)歐洲的航海業(yè)乃至整個(gè)人類社會(huì)的文明進(jìn)程，都產(chǎn)生了巨大影響。
　　指南針也叫羅盤針，是我國古代發(fā)明的利用磁石指極性制成的指南儀器。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(gè)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?yàn)槊繅K磁石兩頭都有不同的磁極，一頭叫正極，另一頭叫負(fù)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(fù)磁極，地球南極為正磁極。根據(jù)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(zhuǎn)動(dòng)的磁針，無論站在地球的什么地方，它的正極總是指北，負(fù)極總是指南。
　　戰(zhàn)國時(shí)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(zhàn)國時(shí)期的司南是什么樣子無法考證。《中國歷史》課本插圖──“司南”，是根據(jù)中國歷史博物館展品“漢代司南模型”繪制的。這個(gè)模型是后人根據(jù)史書記載以及地下出土的漢代地盤實(shí)物制成的。地盤是青銅做成的，內(nèi)圓外方，中心圓面磨得非常光滑，以保證勺體指示方向的準(zhǔn)確性。中心圓外圍依次布列八卦、天干、地支和二十八宿，共計(jì)二十四個(gè)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(shí)先把地盤放平，再把司南放在地盤中間，用手撥動(dòng)勺柄，使它轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jì)時(shí)仍在應(yīng)用。
　　到了宋代，勞動(dòng)人民掌握了制造人工磁體的技術(shù)，又制造了指南魚。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。然后把魚和天然磁鐵放在一起，由于磁體的吸力，鋼片受磁感應(yīng)也具有磁性。這種人工傳磁方法制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(jīng)過長期的改進(jìn)，人們又把鋼針在天然磁體上摩擦，鋼針也有了磁性。這種經(jīng)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(mèng)溪筆談》中提到他對(duì)指南針的用法做過四種試驗(yàn)，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”就是在磁針中部涂上一些蠟，上面粘一根絲線，把絲線懸在木架上，針下安放一個(gè)標(biāo)有方位的圓盤，靜止時(shí)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(zhuǎn)動(dòng)，由于手指甲的光滑，磁針就和司南一樣也能發(fā)生指南作用。“碗唇法”是把磁針放在光滑的碗邊上，轉(zhuǎn)動(dòng)磁什，便和指甲法一樣發(fā)生指南作用。沈括經(jīng)過精密的觀察實(shí)驗(yàn)，還發(fā)現(xiàn)磁針指示的方向并不是正南正北，而是微偏西北和東南，這種發(fā)現(xiàn)在科學(xué)上叫磁偏角。

編輯本段火藥

　　

　　用硝石、硫黃和木炭這三種物質(zhì)混和制成的，而當(dāng)時(shí)人們都把這三種東西作為治病的藥物，所以取名“火藥”，意思是“著火的藥”。
　　自秦漢以后，煉丹家用硫黃、硝石等物煉丹，從偶然發(fā)生爆炸的現(xiàn)象中得到啟示，再經(jīng)過多次實(shí)踐，找到了火藥的配方。三國時(shí)有個(gè)聰明的技師馬鈞，用紙包火藥的方法做出了娛樂用的“爆仗”，開創(chuàng)了火藥應(yīng)用的先河。
　　唐朝末年，火藥開始應(yīng)用到軍事上。人們利用拋射石頭的拋石機(jī)，把火藥包點(diǎn)著以后，拋射出去，燒傷敵人，這是最原始的火炮。后來人們將球狀火藥包扎在箭桿頭附近，點(diǎn)著引線以以后，用弓箭將火藥射出去燒傷敵人。還有把火藥、毒藥，再加上一些瀝清、桐油等，搗在一起做成毒球，點(diǎn)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(xì)小的“定向棒”，點(diǎn)燃火管上的火硝，引起筒里的火藥迅速燃燒，產(chǎn)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(fā)明了火槍和槍，這些都是用竹管制成的原始管形火器，是近代代槍炮的老祖宗。

編輯本段造紙術(shù)

　　

　　造紙技術(shù)的發(fā)明，是中華民族對(duì)世界文明的杰出貢獻(xiàn)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(shí)，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(zhàn)國時(shí)思想家惠施外出講學(xué)，帶的書簡就裝了五車，所以有學(xué)富五車的典故。西漢時(shí)在宮廷貴族中又用縑帛或綿紙寫字。縑是細(xì)絹、帛是絲織品的總稱吏一方縑帛上寫字時(shí)，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(jià)格昂貴，只能供少數(shù)王宮貴族使用。公元前2世紀(jì)西漢初期已經(jīng)有了紙。
　　發(fā)明人
　　東漢和帝元興元年(公元105年)，蔡倫在總結(jié)前人制造絲織晶的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)明了用樹皮、破漁網(wǎng)、破布、麻頭等作原料，制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(jìn)造紙術(shù)，而不是紙的發(fā)明人。
　　造紙術(shù)在7世紀(jì)經(jīng)朝鮮傳到日本。8世紀(jì)中葉傳到阿拉伯聯(lián)合酋長國。到12世紀(jì)，歐洲才仿效中國的方法開始設(shè)廠造紙。
　　發(fā)明地點(diǎn)
　　洛陽
　　活字印刷術(shù)
　　它開始于隋朝的雕版印刷，經(jīng)宋仁宗時(shí)的畢升發(fā)展、完善，產(chǎn)生了活字印刷，并由蒙古人傳至了歐洲，所以后人稱畢升為印刷術(shù)的始祖。中國的印刷術(shù)是人類近代文明的先導(dǎo)，為知識(shí)的廣泛傳播、交流創(chuàng)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，然后再上墨，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(cuò)，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(zhì)細(xì)且?guī)в姓承缘哪z泥，做成一個(gè)個(gè)四方形的長柱體，在上面刻上反寫的單字，一個(gè)字一個(gè)印，放在土窯里用火燒硬，形成活字。然后按文章內(nèi)容，將字依順序排好，放在一個(gè)個(gè)鐵框上做成印版，再在火上加熱壓平，就可以印刷了。印刷結(jié)束后把活字取下，下次還可再用。這種改進(jìn)之后的印刷術(shù)叫做活板印刷術(shù)。
　　這種印刷方法雖然原始簡單，卻與現(xiàn)代鉛字排印原理相同，使印刷技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。
　　后來，元代著名農(nóng)學(xué)家與機(jī)械學(xué)家王楨發(fā)明了木活字，并創(chuàng)造出比較簡捷的適于漢字復(fù)雜特點(diǎn)的轉(zhuǎn)盤排字方法，后來又發(fā)明了金屬活字，使活字印刷得到了改進(jìn)。唐代的雕刻印本傳到日本，8世紀(jì)后期日本完成了木板《陀羅尼經(jīng)》以后又傳到朝鮮民主主義人民共和國、阿拉伯聯(lián)合酋長國一帶和東歐。15世紀(jì)，德國人學(xué)會(huì)了用合金鑄宇，從此畢升首創(chuàng)的活字印刷在歐洲各地推廣開來。
　　北宋科學(xué)家、政治家沈括曾在《夢(mèng)溪筆談》中有一篇文章叫《活板》，其中詳細(xì)介紹了活板印刷術(shù)的全過程，通俗易懂，非常詳細(xì)。

編輯本段四大發(fā)明對(duì)世界的影響

　　

　　我國的四大發(fā)明在歐洲近代文明產(chǎn)生之前陸續(xù)傳入西方，成為“資產(chǎn)階級(jí)發(fā)展的必要前提”(《馬克思恩格斯全集》)，為資產(chǎn)階級(jí)走上政治舞臺(tái)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)：印刷術(shù)的出現(xiàn)改變了只有僧侶才能讀書和受高等教育的狀況，便利了文化的傳播；火藥和火器的采用摧毀了封建城堡，幫助了資產(chǎn)階級(jí)去封建貴族；指南針傳到歐洲航海家的手里，使他們有可能發(fā)現(xiàn)美洲和實(shí)現(xiàn)環(huán)球航行，為資產(chǎn)階級(jí)奠定了世界貿(mào)易和工場手工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。四大發(fā)明，在人類科學(xué)文化史上留下了燦爛的一頁。這些偉大的發(fā)明曾經(jīng)影響并造福于全世界，推動(dòng)了人類歷史的前進(jìn)。但是，中國人卻沒有很好的利用自己的發(fā)明。在古代社會(huì)，只有有錢人才有機(jī)會(huì)讀書寫字，而且一般女性除外。發(fā)明了火藥，卻只會(huì)用來造煙花。以至于，槍炮，軍艦等也不得不從西方國家進(jìn)口。當(dāng)西方列強(qiáng)，利用指南針環(huán)游世界，積極開發(fā)殖民地的時(shí)候，中國人卻從明朝開始，就閉關(guān)鎖國。
　　早在西漢時(shí)，我國勞動(dòng)人民就已造紙。東漢時(shí)，蔡倫改進(jìn)了造紙，使紙很快被應(yīng)用推廣。從6世紀(jì)開始，造紙術(shù)逐漸傳往朝鮮、日本，以后又經(jīng)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(jì)，紙張已流行歐洲。中世紀(jì)的歐洲，據(jù)說抄一本《圣經(jīng)》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(fā)明為當(dāng)時(shí)歐洲蓬勃發(fā)展的教育、政治、商業(yè)等方面的活動(dòng)提供了極為有利的條件。
　　我國隋唐時(shí)期，就已掌握雕版印刷術(shù)。唐代留下的《金剛經(jīng)》是目前世界上最早有確切日期的印刷品(868年印)。11世紀(jì)中期的宋代，畢升發(fā)明了活字印刷術(shù)，使印刷術(shù)得到普遍推廣。我國的雕版印刷大約在公元8世紀(jì)傳到日本，12世紀(jì)左右傳到埃及，13世紀(jì)左右歐洲的旅行家接觸到中國的印刷術(shù)，14至15世紀(jì)歐洲開始流行印刷術(shù)。歐洲現(xiàn)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年印)，晚于我國約600年。1450年前后，德國人受中國活字印刷術(shù)的影響，創(chuàng)制了歐洲拚音文字的活字，用來印刷書籍，比畢升晚了400年。印刷術(shù)傳到歐洲后，改變了原來只有僧侶才能讀書和接受較高教育的狀況，為歐洲的科學(xué)從中世紀(jì)漫長黑夜之后突飛猛進(jìn)發(fā)展以及文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)提供了一個(gè)重要的物質(zhì)條件。
　　我國在唐朝時(shí)期就已發(fā)明了火藥，并最早用于軍事。10世紀(jì)初的唐未，出現(xiàn)了火炮、火箭，宋時(shí)火器普遍用于戰(zhàn)爭。蒙古人從與宋、金作戰(zhàn)中學(xué)會(huì)了制造火藥、火器的方法，阿拉伯人從與蒙古人作戰(zhàn)中學(xué)會(huì)了制造火器。歐洲人大約于13世紀(jì)后期，又從阿拉伯人的書籍中獲得了火藥知識(shí)，到14世紀(jì)前期，又從對(duì)回教國家戰(zhàn)爭中學(xué)到了制造火藥、使用火器的方法。火器在歐洲城市市民反對(duì)封建斗爭中發(fā)揮了巨大作用。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(duì)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(tǒng)治跟身披鎧甲的貴族騎兵隊(duì)同歸于盡了。”
　　早在戰(zhàn)國時(shí)代，我國人民就制成了最初的指南針－－司南。宋代時(shí)，指南針用于航海。阿拉伯人從與中國商船交往中學(xué)會(huì)了使用指南針來導(dǎo)航，約在12世紀(jì)，傳播到了歐洲。指南針在航海上應(yīng)用，導(dǎo)致了以后哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲新大陸的航行和麥哲倫的環(huán)球航行。這打大大加速了世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程，為資本主義的發(fā)展提供了必不可少的前提。
　　中國科技館展覽重新定義四大發(fā)明 絲綢等入選
　　核心提示：經(jīng)過一年多籌備的《奇跡天工——中國古代發(fā)明創(chuàng)造文物展》日前在中國科技館新館開展。這次大展由國家文物局和中國科協(xié)聯(lián)合主辦，重新定義的新“四大發(fā)明”絲綢、青銅、造紙印刷和瓷器首次集體亮相。
　　錢江晚報(bào)7月31日?qǐng)?bào)道中國古代四大發(fā)明早已婦孺皆知遠(yuǎn)播海外，假如有人告訴你，指南針、造紙術(shù)、火藥、活字印刷，竟不能完全代表中國古代科技的最高水平，你會(huì)怎么想？
　　經(jīng)過一年多籌備的《奇跡天工——中國古代發(fā)明創(chuàng)造文物展》日前在中國科技館新館開展。
　　這次大展由國家文物局和中國科協(xié)聯(lián)合主辦，以絲綢、青銅、造紙印刷和瓷器四大文物為主展示了中國古代偉大發(fā)明創(chuàng)造，一經(jīng)展出，就受到了極大的歡迎。
　　昨天，承擔(dān)絲綢部分的主要策展人、中國絲綢博物館副館長趙豐回到了杭州。他向記者表示，原來的四大發(fā)明，已不能完全代表中國古代科技的最高水平。而這次展覽，則是新“四大發(fā)明”的首次集體亮相。
　　據(jù)趙豐介紹，所謂新四大發(fā)明，是與舶來的四大發(fā)明而言的。約400年前，英國哲學(xué)家弗蘭西斯·培根指出，印刷術(shù)、火藥、指南針“這三種發(fā)明已經(jīng)在世界范圍內(nèi)把事物的全部面貌和情況都改變了。”
　　來華傳教士、漢學(xué)家艾約瑟最先在上述三大發(fā)明中加入造紙術(shù)，他在比較日本和中國時(shí)指出“我們必須永遠(yuǎn)記住，他們（指日本）沒有如同印刷術(shù)、造紙、指南針、和火藥那種卓越的發(fā)明”。
　　傳統(tǒng)的四大發(fā)明一經(jīng)提出，就有學(xué)者提出新觀點(diǎn)，世界著名科技史家李約瑟博士曾經(jīng)列舉了中國傳入西方的26項(xiàng)技術(shù)，認(rèn)為中國重要的發(fā)明技術(shù)不止這四大發(fā)明。
　　趙豐介紹，絲綢是中國古代重要的創(chuàng)造發(fā)明之一，與其它創(chuàng)造發(fā)明相比，有著出現(xiàn)最早、應(yīng)用最廣、傳播最遠(yuǎn)、技術(shù)最高四大特點(diǎn)。它出現(xiàn)在新石器時(shí)代，與中華文明同歲；它衣被天下，服務(wù)眾生；它傳播世界，絲綢之路成為東西方交流的通道；它的技術(shù)含量最高，發(fā)明創(chuàng)造點(diǎn)極多。在這一展覽里，絲綢部分著重展示了六項(xiàng)在世界紡織史上獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的發(fā)明專利。一是把野桑蠶馴化為家蠶；這是生物學(xué)史上極為重大的發(fā)明，人類歷史上只有家蠶和蜜蜂兩種昆蟲被馴化。二是發(fā)明踏板織機(jī)，此后“機(jī)”字不僅成為所有機(jī)械和機(jī)器的總稱，而且成為機(jī)智、機(jī)敏、機(jī)靈等聰敏智慧的代詞；三是一整套織物結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，正是由于這一套結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，才出現(xiàn)了綾羅綢緞錦等各種絲織品種；四是控制圖案循環(huán)的提花程序，這是絲織技術(shù)中最為神奇的部分，這種線編而成的花本傳到歐洲之后發(fā)展成打孔的紙版，進(jìn)而對(duì)電報(bào)和早期計(jì)算機(jī)器的發(fā)明產(chǎn)生影響；五是夾纈，這種在唐玄宗時(shí)期發(fā)明的多彩防染印花技術(shù)一直到流傳到今天；六是鎖繡，雖然只是一種手工技藝，但在世界刺繡藝術(shù)之林獨(dú)樹一幟。
　　趙豐還說，印刷造紙術(shù)與絲綢緊密相關(guān)。最早的印刷術(shù)是在漢代，是用在絲綢上的。而唐代才出現(xiàn)在紙上的雕版印刷。另外最早的紙是絲纖維形成的薄層，后來，加入其它植物纖維后，才成為有一定強(qiáng)度、可用于書寫的紙。
　　目前，趙豐正在參加“指南針計(jì)劃”，這是列入《國家“十一五”時(shí)期文化發(fā)展規(guī)劃綱要》的重大科研項(xiàng)目，是繼“中華文明探源”之后的重大文化項(xiàng)目。專家們將研究中國古代到底有多少創(chuàng)造發(fā)明，這次展覽可以說是這一項(xiàng)目的預(yù)演。

文章來源:http://www.cnblogs.com/wangdetian168/archive/2008/10/01/1302939.html