1、1、纸的发明者 蔡伦是我国古代最伟大的发明家，造纸术的发明者。在没有发明纸以前，古代各国人民曾想尽办法，利用石头、砖头、树叶、树皮、蜡板、铜、铅、麻布和兽皮、羊皮等等，文字记录下来。 在我国商朝时，人们把文字一笔一划地刻到龟甲和牛、羊、猪等动物的肩胛骨上；随后，人们又用规格一至的木片（又称牍）和竹片（又称简）来书写文章；以后，还用以丝织品缣帛为纸来书写的办法。东汉时期，随著经济和文化的发展，竹简、缣帛越来越不适应书写的需要。为了制造一种比较理想的书写材料，蔡伦在前人利用废丝绵造纸的基础上，采用树皮、麻头、破布、废鱼网为原料，成功地制造了一种既轻便，又经济的纸张，总结出一套较为完善的造纸方法，使
2、造纸技术有了悦跃的进步。公元 105 年（元兴元年，汉和帝刘肇年间），蔡伦将造成的纸张献给朝廷，受到皇帝的赞扬。从此，人们都用这种纸，并在全国通称蔡伦造的纸为“ 蔡侯纸” 。 公元 121 年，东汉朝廷内部争权夺利的斗争牵扯到蔡伦，汉安帝刘祜命令他投案。蔡伦耻于受审，即洗浴全身，换上最漂亮的衣服，然后服毒自尽。 公元 8 世纪，我国已经广泛使用纸，这后的几个世纪中，我国将纸出口到亚洲各个地方，并严保造纸秘密。公元 751 年，唐朝和阿拉伯帝国发生冲突，阿拉伯人俘获几个中国造纸工匠。没过多久，造纸业便在撒马尔罕和巴格达兴起。就这样，造纸技术便逐渐在阿拉伯世界各地传开，那里开始广泛使用纸张，后又经
3、阿拉伯诸国传到北美和欧洲。据史书记载，在蔡伦发明造纸术后的 1000 多年，欧洲才建立第一个造纸厂。虽然现代的造纸工业已很发达，但其基本原理仍跟蔡伦造纸的方法相同。造纸原料十分之七八已为木浆所代替，但造高级印刷纸、卷烟纸、宣纸和打字蜡纸等，仍不外蔡伦所用的破布、树皮、麻头、废鱼网等原料。 蔡伦对我国乃至人类社会发展所产生的影响都是巨大的，并且这种影响还将持续下去。今天，我们是无法用数量来衡量纸对历史发展所起的作用，人类对纸的使用将会延续到何年，更是难以预测。因此，蔡伦（还有四大发明的留下姓名的另一位发明者毕升）理应在为中国和人类历史进程带来巨大影响的人物名单里占据首席或近乎于首席的位置。 2、
4、火药是中国四大发明之一，人类文明史上的一项杰出的成就。火药最早应用的是我国发明的黑色火药，所以火药又被称为黑火药。是在适当的外界能量作用下，自身能进行迅速而有规律的燃烧，同时生成大量高温燃气的物质。在军事上主要用作枪弹、炮弹的发射药和火箭、导弹的推进剂及其他驱动装置的能源，是弹药的重要组成部分。根据燃烧时的性质，可分为有烟火药(燃烧时发烟，如黑色火药)和无烟火药两类。主要用作引燃药或发射药。火药是中国人发明的，距今已有一千多年了。火药的研究始于古代炼丹术。至于火药的发明者至今没有人知道。源于炼丹术炼丹术起源很早，战国策中已有方士向荆王献不死之药的记载。汉武帝也妄想“长生久视”，向民间广求丹药，
5、招纳方士，并亲自炼丹。从此，炼丹成为风气，开始盛行。历代都出现炼丹方士，也就是所谓的炼丹家。炼丹家的目的是寻找长生不老之药，这样的目的是不可能达到的。炼丹术流行了一千多年，最后还是一无所获。但是，炼丹术所采用的一些具体方法还是有可取之处的，它显示了化学的原始形态。炼丹术中很重要的一种方法就是“火法炼丹”。它直接与火药的发明有关系。所谓“火法炼丹”大约是一种无水的加热方法，晋代葛洪在“抱朴子”中对火法有所记载，火法大致包括：煅（长时间高温加热）、炼（干燥物质的加热）、灸（局部烘烤）、熔（熔化）、抽（蒸馏）、飞（又叫升，就是升华）、优（加热使物质变性）。这些方法都是最基本的化学方法，这也是炼丹术这
6、种愚昧的职业能够产生发明的基础。炼丹家的虔诚和寻找长生不老之药的挫折，使得炼丹家不得不反复实验和寻找新的方法。这样就为火药的发明创造了条件。在发明火药之前，炼丹术已经得到了一些人造的化学药品，如硫化汞等。这可能是人类最早用化学合成法制成的产品之一。炼丹起火，启示人们认识并发明火药。火药的发明炼丹家虽然掌握了一定的化学方法，但是他们的方向是求长生不老之药，因此火药的发明具有一定的偶然性。炼丹家对于硫磺、砒霜等具有猛毒的金石药，在使用之前，常用烧灼的办法“伏”一下，“伏”是降伏的意思。使毒性失去或减低，这种手续称为“伏火”。唐初的名医兼炼丹家孙思邈在“丹经内伏硫磺法”中记有：硫磺、硝石各二两，研成
7、粉末，放在销银锅或砂罐子里。掘一地坑，放锅子在坑里和地平，四面都用土填实。把没有被虫蛀过的三个皂角逐一点着，然后夹入锅里，把硫磺和硝石起烧焰火。等到烧不起焰火了，再拿木炭来炒，炒到木碳消去三分之一，就退火，趁还没冷却，取入混合物，这就伏火了。唐朝中期有个名叫清虚子的，在“伏火矾法”中提出了一个伏火的方子：“硫二两，硝二两，马兜铃三钱半。右为末，拌匀。掘坑，入药于罐内与地平。将熟火一块，弹子大，下放里内，烟渐起。”他用马兜铃代替了孙思邈方子中的皂角，这两种物质代替碳起燃烧作用的。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。这说明炼丹家有意要使药物引起燃烧，以去掉它们的猛毒。虽然炼丹
8、家知道硫、硝、碳混合点火会发生激烈的反应，并采取措施控制反应速度，但是因药物伏火而引起丹房失火的事故时有发生。太平广记中有一个故事，说的是隋朝初年，有一个叫杜春子的人去拜访一位炼丹老人。当晚住在那里。半夜杜春子梦中惊醒，看见炼丹炉内有“紫烟穿屋上”，顿时屋子燃烧起来。这可能是炼丹家配置易燃药物时疏忽而引起火灾。还有一本名叫真元妙道要略的炼丹书也谈到用硫磺、硝石、雄黄和蜜一起炼丹失火的事，火把人的脸和手烧坏了，还直冲屋顶，把房子也烧了。书中告戒炼丹者要防止这类事故发生。这说明唐代的炼丹者已经掌握了一个很重要的经验，就是硫、硝、碳三种物质可以构成一种极易燃烧的药，这种药被称为“着火的药”，即火药。
9、由于火药的发明来自制丹配药的过程中，在火药发明之后，曾被当做药类。本草纲目中就提到火药能治疮癣、杀虫，辟湿气、瘟疫。火药不能解决长生不老的问题，又容易着火，炼丹家对他并不感兴趣。当炼丹的配方由炼丹家转到军事家手里，就成为中国古代四大发明之一的黑色火药。根据推断，火药的发明和炼丹家有很大关系，发明的时间可能在唐代以前。由于炼丹家喜欢保守秘密，就无法知道火药发明的具体年代了。3、印刷术：北宋仁宗庆历元年至八年间，即公无 10411048 年间，一位名叫毕升的普通劳动者发明了活字印刷术。 据沈括的梦溪笔谈一书中记载，毕升的活字印刷术可以分为三个主要步骤：首先要在胶泥制成的小方块上刻好一个个的单字，放
10、在火上烧硬，变成陶活字。平时将这些陶活字装入纸袋，按照字音韵母的次序排列在木格里。其次，依照稿本拣出所需要的陶活字，排在一块铁版上，字下放一层脂蜡和纸灰，放到火上烘烤，脂腊熔化后，再用另一块铁版在上面压一压，使字面平整，待铁版冷却，所排的字就固定在铁版上，这就是排版。最后一个步骤就是施墨印刷。印刷完毕，将铁版重新放到火上烧，脂蜡一化，便可将活字拣出来，再放回纸袋中，排到木格里，以备再用。 沈括比毕升小十几岁，是同时代的人，而且毕升制造的陶活字后来归沈括的侄子所有，因此，沈括梦溪笔谈中关于毕升发明活字印刷术的记载是翔实可信的。 然而，一些欧洲人曾经把活字印刷术的发明归功于谷腾堡。谷腾堡是西德人。
11、他发明铅活字印刷术，大约是公元 14401448 年间的事，比毕升发明陶活字印刷术整整晚了 400年。 活字印刷术是人类历史上最伟大的发明之一，是中国对世界文化的重大贡献。 象任何发明创造一样，毕升发明活字印刷术是有它的社会需要、物质基础和技术条件的。中国社会进步到北宋时期，由于经济的发展、商业的繁荣和文化的兴盛，都需要迅速地大量地传播信息。活字印刷术正是为解决这个社会需要所提出的问题而产生的。印刷术必须用纸和墨。中国早在汉代就发明了纸和油烟、松烟两种墨。纸和墨的发明为活字印刷术的诞生奠定了物质基础。战国秦汉以来出现的印章和拓碑等复制文字、图画的方法又为活字印刷术的发明提供了技术条件。 顾名思
12、义，印刷术的“印”字，本身就含有印章和印刷两种意思；“刷”字，是拓碑施墨这道工序的名称。从印刷术的命名中已经透露出它跟印章、拓碑的血缘关系。印章和拓碑是活字印刷术的两个渊源。 早在公元前 4 世纪，即战国时期，私人印章就已经很流行了。那时称为“玺”。秦始皇灭六国，得楚和氏璧，凿国玺， “玺”字从此被封建帝王所垄断。皇帝的印章才得称玺，一般人的玺只好称印称章。汉代印章盛行。起初的印章多是凹入的阴文，用于封泥之上，后来纸张流行，封泥逐渐失去效用，水印起而代之，凸起的阳文多起来。印章创造了从反刻的文字取得正字的方法，阳文印章提供了一种从阳文反写的文字取得阳文正写的文字的复制技术。 印章的面积本来很小
13、，只能容纳姓名或官爵等几个文字。东晋时期，道教兴起。道教的一派注重符录。他们在桃木枣木上刻文字较长的符咒，从而扩大了印章的面积。据晋代葛洪的抱朴子一书中记载，道家有一种刻着 120 个字的复印。可见当时已经能够用盖印的方法复制一篇短文了。这实际上就是雕版印刷术的先驱。拓碑是印刷术的另一个渊源。汉武帝“罢黜百家，独尊儒术”。但当时儒家典籍全凭经师口授，学生笔录。因此，不同的经师传授同一典籍也难免会有差异。汉灵帝熹平四年（公元 175 年） ，政府立石将重要的儒家经典全部刻在上面，作为校正经书的标准本。为了免除从石刻上抄录经书的劳动，大约在公元 4 世纪左右，人们发明了拓碑的方法。拓碑的方法很简便
14、。把一张坚韧的薄纸浸湿后敷在石碑上，再蒙上一张吸水的厚纸，用毛刷轻敲，到纸陷入碑上刻字的凹穴时为止，然后揭去外面的厚纸，用棉絮或丝絮拍子，蘸着墨汁，轻轻地均匀地往薄纸上刷拍，等薄纸干后揭下来，便是白字黑地的搨本。这种拓碑的方法，跟雕板印刷的性质相同，所不同的是，碑帖的文字是内凹的阴文，而雕板印刷的文字是外凸的阳文。石碑上的文字是阴文正写。拓碑提供了从阴文正字取得正写文字的复制技术。后来，人们又把石碑上的文字刻在木板上，再从而传拓。唐代大诗人杜甫在诗中曾说：“峄山之碑野火焚，枣木传刻肥失真”。这和雕板印刷已经所差无几了。 在唐代，印章与拓碑两种方法逐渐发展合流，从而出现了雕板印刷术。唐穆宗长庆四
15、年十二月十日，即公元 825 年 1 月 2 日，诗人元稹为白居易长庆集作序，说到当时杨州和越州一带处处有人将白居易和他自己的诗“缮写模勒”，在街上售卖或用来换茶酒。 “模勒”就是刊刻。这是现存文献中有关雕板印刷术的最早记载。公元 836 年，唐文宗根据东川节度使冯宿的报告，下令禁止各道私置日历版。冯宿在他的报告中说：“每年中央司天台还没奏请颁布新历书的时候，民间私印的历书已飞满天下。 ”可见当时民间从事雕板印刷业的人是很多的。1900 年在甘肃敦煌县千佛洞发现的藏书中有一卷雕板印刷的金刚经 ，其末尾题着“咸通九年四月十五日王玠为二亲敬造”一行字。咸通九年，即公元 868 年。这是目前世界上发
16、现的有确切日期的最早的印刷品。这书的形式是卷子，长约 1 丈 6 尺，由 7个印张粘接而成。最前面是一幅扉画，画的是释迦牟尼在只树给孤独园说法的情景。其余印的是金刚经全文。这个卷子图文都非常精美，雕刻的刀法细腻，浑朴凝重，说明当时刊刻印刷的技术都达到了相当纯熟的程度。 随着印刷品种和数量的急剧增长，每印一种书就要雕刻一回板，耗费的人力物力相当可观。于是，就向人们提出寻求一种更简便、更经济的印刷技术。至迟到唐代后期，已经有了用单个佛象印连续重复印制的千佛象手卷。过去英、法、德、日等国家的考古队在中国新疆各地曾发现过大量的这种千佛像手卷。英国博物馆藏有一幅这样的手卷，全长 17 英尺，约合 518
17、 米，上面印着 468 个佛像。另外，在雕板过程中，刻错字是难以避免的。如果刻错一个字就废掉一块板太可惜、太浪费了。聪明的工匠们想出一个补救的办法，就是用凿子将错字挖掉，再用一块同样大的木块刻好字补上。这些都为活字印刷术的发明提供了经验、借鉴。由此可见，虽然活字印刷术是毕升个人的发明创造，但这里面确实凝聚着前朝历代很多劳动者的智慧。 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
18、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
19、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
20、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
21、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
22、，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，
23、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
24、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
25、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。
26、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
27、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
28、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
29、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。4、指南针：在古代，各民族的先民们面对茫茫海洋，虽然有探险探秘的愿望，但是由于技术的限制，总是无法如愿。即使是以航海著称的古希腊人，也不过是在相对比较风平浪静的地中海海域称雄。对于茫无边际的大洋，也只有“望洋兴叹”。其实，并非是由于造船技术限制了古人们的越洋交流，更主要的是由于在海上无法辨别方向，虽然有可以横渡大洋的船只，也会在海上迷路，葬身海底。因此，指南针的发明可以说是给海船装上了
30、眼睛，为航海业的发展提供了最基本的技术条件。指南针是中国最早发明的，但它是经过漫长的岁月逐渐发展改进而成的。 对于在海上和陆地上定向的工具，中国的先民们有许多记载和传说。据说黄帝在与蚩尤交战时，曾经发明过“指南车”，可以在大雾弥漫的天气下准确辨别方向，不至于迷路。这可能是关于“指南针” 的最早探索。但是，后人根据古书的记载，多次想重新制作“指南车”，却一直无法成功。因此， “指南车”之说是否确切，是可以存疑的。然而，利用磁铁的特性制造出的指南针，却是中国人的伟大发明。指南针的发明可以追溯到周代，距今已有二千五百年至三千年的历史。大约在春秋战国时代，中国人就已经发现了磁石和它的吸铁性。 韩非子有
31、度篇里记载“先王立司南以端朝夕 ”，这里的“先王”是周王， “司南”就是指南针， “端朝夕”是正四方的意思，是指指南针的用途。在古代文献里还有记载郑人到远处采玉，要带上司南，以便不迷失方向。春秋时齐国著名政治家管仲在他所着的管子一书中有这样记载：“上有慈石者，下有铜金”。 “慈石”就是磁石， “铜金”就是一种铁矿。可见至少在 2600 年前的管仲时期，已经知道磁石的存在，并已掌握了磁石能够吸铁这一性能了。磁石有两个特性：一是吸铁性；二是指极性。也就是说磁石有两极，能够指示南北。磁石的吸铁特性中国战国时代的古人和古希腊的先民都已发现，而发现磁石的指极性则欧洲比中国晚得多。磁石能指示南北的特性，不
32、太容易被发现。因为一般情况下磁力小、摩擦力大，磁石两极不能自由旋转到南北向。中国在战国时代最早发现了磁石的指极性，并利用磁石能指示南方的性能，制作成指南工具司南。 “司”字意为掌管，现在仍有“司机”、 “司炉”、 “司令”等词，这几个“ 司” 字的本意都是相同的。但是司南也有其局限性，用磁石制造司南，磁极不容易找准，而且在琢制勺的过程中，磁石因受震动而会失去部分磁性。再加上司南在使用时底盘必须放平，而且司南的体积也比较大，因此，古人在发明了司南之后，又不断改进指南工具。继司南之后，中国人的祖先又制成了一种新的指南工具指南鱼。按照现代科学的眼光来看，古人是将钢片在炉火中烧红的方法使铁磁质中的磁畴
33、活动起来，由于地球有磁性，把烧红钢片沿着地球磁场的方向冷却，钢片在冷却时靠地球磁场的作用使磁畴有规律地排列，这条钢片鱼就有了极性，成了一条指南鱼。冷却时鱼尾向下倾，由于地球磁倾角的作用，可使磁性增强。由于地磁场的强度不大，所以指南鱼的磁性也很弱，古人渐渐觉得指南鱼的指南效果仍不理想。能不能有一种更理想的指南工具来代替指南鱼呢？古人在继续不断地试制摸索。就在钢片指南鱼发明后不久，又有人发明了用钢针来指南，这种磁化的小钢针可算是世界上最早制成的真正的指南“针”了。北宋著名科学家沈括（约公元 10331097 年） ，在科学技术方面取得了杰出的成就，北宋时期中国许多重大的科学发明，例如活字印刷、指南
34、针等应用技术，都是借助于沈括的记载而得以流传的。指南针能指南，但还必须为它创造一个可以自由转动的条件。沈括在他梦溪笔谈一书中，提到了指南针的几种用法。一是水浮法，把指南针放在有水的碗里，使它浮在水面，指示南北方向。二是指甲旋定法，把磁针放在手指甲上轻轻转动后来定向。三是碗唇旋定法，把磁针放在光滑的碗边通过旋转磁针来定向。四是缕悬法，在磁针的中部涂一点点蜡，用一根细丝线沾上蜡后，悬挂于空中指南。这种悬挂式指南针，必须在无风处使用，但使用起来比较方便。根据试验，沈括认为这四种方法中，要算缕悬法最好。因为指甲和碗边上很光滑，指南针容易掉下去。而使用水浮法时，水若振荡，针就难以静止下来了。沈括在 90
35、0 年前提出的这四种方法，有的至今仍有实用价值，如现代的磁变仪、磁力仪的基本结构原理，就是采用了沈括所说的缕悬法原理。而航海中使用的重要仪表罗盘，也大多是根据水浮磁针这一原理设计而成的。沈括还是世界上最早发现磁偏角的人。 “磁偏角”是因为地球上的磁极和南极、北极稍微有一点偏差。指南针的南极和北极，沿磁子午线分别指向北磁极和南磁极，磁子午线和地理子午线是不一致的，它们之间存在着一个夹角，科学上叫作“磁偏角”。世界各地的磁偏角是不同的，有的偏东，有的偏西。沈括在梦溪笔谈第 24 卷中写道：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。 ”这是世界上现存最早的磁偏角记录。在西方，直到公元 14
36、92 年哥伦布在横渡大西洋时才发现磁偏角这一现象，比沈括晚了 400 多年。指南针发明后，很快用于航海，对社会发展起到了重要作用。中国也是最早把指南针用于航海事业的国家。从此，海船有了眼睛，再不会迷失方向，这样，就把航海事业推进到了一个新的时代，促进了各国之间的经济贸易和文化交流。指南针传到世界各国以后，各国也都用指南针来帮助航海了。正因为指南针起的作用很大，所以人们把它列为中国古代的四大发明之一。著名的科技史专家李约瑟指出：“指南针的应用是原始航海时代的结束，预示着计量航海时代的来临。 ”有了指南针，促进了中国航海事业的发展，才可能有郑和七下西洋的壮举。指南针技术传入欧洲后，推动了欧洲航海事业的发展。15 世纪末到 16 世纪初，欧洲各国航海家纷纷将指南针用于航海，他们不断探险，开辟新航路，发现了美洲，完成了环绕地球的航行。马克思曾这样说过：“指南针打开了世界市场，并建立了殖民地。 ”
