四大发明在人类文明史上的重要地位:印刷术、指南针、火药和造纸术，是我国古代的四大发明，是我国之所以成为文明古国的标志之一。古代，我国的科学技术在许多方面居于世界的前列。5世纪后的千余年里，欧洲处在封建社会之中。在这个漫长的时期里，我国的科学技术一直在向前发展，而欧洲的科学技术却停滞不前。只是到了十五、六世纪，由于封建制度的瓦解和资本主义制度的逐步形成，欧洲的近代自然科学才得以诞生。
我国的四大发明在欧洲近代文明产生之前陆续传入西方，成为“资产阶级发展的必要前提”(《马克思恩格斯全集》)，为资产阶级走上政治舞台提供了物质基础：印刷术的出现改变了只有僧侣才能读书和受高等教育的状况，便利了文化的传播；火药和火器的采用摧毁了封建城堡，帮助了资产阶级去战胜封建贵族；指南针传到欧洲航海家的手里，使他们有可能发现美洲和实现环球航行，为资产阶级奠定了世界贸易和工场手工业发展的基础。总之，我国古代的四大发明，在人类科学文化史上留下了灿烂的一页。这些伟大的发明曾经影响并造福于全世界，推动了人类历史的前进
印 刷 术
甲.雕皮印刷的发展经过: .殷商时代的书绘雕刻 秦代的雕造 汉代以石刻经 纸张的发明 魏晋南北朝书本雕刻 五代雕刻经传 未代雕皮兴盛 毕升发明活字皮 元代王桢的改良 明代邱报使用活字板 清代铜活字印刷
1.殷代的甲骨文版,己能以雕刻方法,雕书画之形于牛头骨,鹿头骨,人头骨,白陶,灰陶,玉器,石器,角器等物上。且雕刻技芸,颇为精巧。大小字 ,均甚美观。右图为泥活字盘。
2.秦始皇凡见名山,必立石以刻其丰功伟绩以夸后世。
3.秦人刻石纪功,西汉不师其制。而汉代之木刻,亦甚少传世,石刻要待东汉才告风行,碑碣之数,不可胜数。右图为东汉(熹平石经)拓本。
4.魏晋南北朝,为中国书法芸术最灿烂的时代,南北朝碑刻尤多。南朝虽定立碑之禁,而不能久。其时,雕刻之工程,因时劫之需求,而大有进步。右图为中国古代木刻制作图。
5.书籍雕板,始之时不能考究,自五代,晚唐才考究雕皮印书,其源头与汉魏雕刻石经,六朝石刻佛像佛经,唐开元间刻道德经等,均有前因后果的关系。而五代时雕印之风,各地皆有,除长乐老人冯道雕印九经外,有蜀地母昭裔,复有和凝其人,篆板印刷,造福人群。 右图为唐咸通九年印制,是现存最早有年代可考的雕皮印刷品。
6.北未初,雕皮印书虽已风行,但先佛藏而后传书。未代的书藉主要有官刻书藉,家塾刻书,坊本三种。
7.雕刻木皮盛行后,对促进文化,固有甚大贡献。但遂板雕, 费其钜。后有未人毕升,发明活字皮。沈括(梦溪笔谈)记:<有布衣毕升,又为活皮。其法用胶泥刻字,薄如钱唇,每字为一印,火烧令坚。先设铁板,其上以松脂腊和纸灰之类冒之。欲印则以一铁范置铁皮上,乃密布字印。>此法大大加速印刷速度,以<一板印刷,一板已自布字.......更互用之。右图为木活字的制造。
8.元代王桢,将排版,检字,造轮,锼修以至刷墨等过程,悉心研究。右图为王桢发明的排字轮盘,它是依据韵部将活字排列。
9.活板到明代,不仅用以印刷书籍,进而印邸报,不仅用枣梨木刻,且用铜锡铸字。
指 南 针
指南针是中国史上的伟大发明之一,也是中国对世界文明发展的一项重大页献。指南针是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。上图是司南模型。
磁石的这种特性,被古人利用来制成指南工具。最早出现的指南工叫司南,战国时已普遍使用。它是利用天然磁石琢磨而成,样子像一只勺,重心位于底部正中,底盘光滑,四周刻二十四向,使用时把长勺放在底盘上,用手 轻拨,使它转动,停下后长柄就指向南方。东汉王充(论衡．是应篇)记载了它的形状和用法。(鬼谷子．谋篇)里还谈到郑国人到远处去采玉,就带了司南,以免迷失方向。另外,指南车的发明亦进一步把这种仪器提升至更高的境界。下图分别为指南鱼想像图及恋挂型指车针复原模型。
但是,用天然磁石琢磨而成的司南,成品较低,磁性较弱。到了宋代,人们发明了人工磁化方法,制造了指南鱼和指南针,而指南针更为简便,更具实用价值。它是以天然磁石摩擦钢针制成,在地磁作用下保持指南性能;以后把它装置在方位盘上,就称为罗盘。这是指南针发展史上的一大飞跃。下图是清代所使用航海罗盘。
沈括对指南针放置方法也作过详细研究,总结出四种不同的方法,并作了比较:
一,水浮法。把指南针浮在水面以指示方向,至于具体方法,沈括没有说明。到北宋晚期,药物学家寇宗的(本草衍义．磁石条)才有介绍,原来是在指南针上穿上灯心草,就可以把针浮起。水浮法的缺点是磁针会随水摇摆不定。
二,指甲旋定法。把磁针放在指甲上,可以灵活运转,但缺点是容易滑落。
三,碗唇旋定法。把磁针放在碗口边缘上,也可以旋转自如,但同样易掉落。
四,悬丝法。取一根新棉丝,用一点蜡粘在磁针中央,悬挂在没有风的地方磁针即可指示方向。
比较之下,沈括认为这个方法最为理想。下图为沈括指南针的四种试验复原设计。
指南针在公元十一世纪时已是常用的定向仪器。指南针的最大页献,是大大地促进了航海事业的发展。据考证,公元十一世纪末,指南针就开始用于航海了。大约在十二世纪末到十三世纪初,指南针由海路传入阿拉伯,然后由阿拉伯传入欧洲。
火 药
火药是中国四大发明之一。火药,顾名思义就是(着火的药)。它的起源与炼丹术有着密切的关系,是古代炼丹士在炼丹时无意中配制出来。下图为元代铜火铳
它是硫黄,硝石,炭的混合物,而前两项在汉代成书的中国第一部药物学典籍(神农本草经)里都被列为重要的药材。就是火药本身也被归入药类,明代李时珍的(本草纲目)中说,火药能治疮癣,杀虫,辟湿气和瘟疫。火药的发明是人们长期炼丹,制药实践结果,至今已有一千多年历史。
唐朝末年,火药已被用于军事。唐昭宗天佑元年(904年)杨行密的军队围攻豫章,部将郑 (以所部发机飞火,烧龙沙门,带领壮士突火先登入城,焦灼被体)<九国志．郑 传>。这里所说的(飞火),就是(火炮),(火箭)之类。(火炮)是把火药制成环状,把吊线点燃后用抛石机抛掷出去;(火箭)则是把火药球缚于箭镞之下,将吊线点燃后用弓射出。到了宋代,战争接连不断,促进火药武器的加速发展。北未政府建立了火药作坊,先后制造了火药箭,火炮等以燃烧性能为主的武器和(霹雳炮),(震天雷)等爆炸性较强的武器。南未在1259年造出了以巨竹为筒,内装火药的(突火枪)。到了元代又出现铜铸火统,称为(铜将军)。这些都是以火药的爆炸为推动力的武器,在战争中显示了前所未有的威力。下图为南未突火枪和北未火药箭。
火药还用来制造爆仗,流星,烟火之类娱乐工具。自然也用于生产事业,不过那是后来的事了。
在12,13世纪,火药首先传入阿拉伯国家,然后传到希腊和欧洲乃至世界各地。对人类社会的文明进步,对经济和科学文化的发展,起了推动作用。美法各国直到十四世纪中叶,才有应用火药和火器的记载。
造 纸 术
造纸是一项重要的化学工艺，纸的发明是中国在人类文化的传播和发展上，所做出的一项十分宝贵的贡献，是中国化学史上的一项重大的成就。
在纸还未发明之前，甲骨、竹简和绢帛是古代用来供书写、记载的材料。但由于西汉的经济、文化迅速发展，甲骨和竹简不能满足发展的需求，从而促使了书写工具的改进。
当时人们已开始应用小块的丝绵制成的纸，因为考古学家于1933年在新 罗布淖尔发现了一张古纸，它是”麻物、白色，作方块薄片，四周不完整，长约40厘米，宽约100厘米，质甚粗糙，不匀净，纸面尚有麻筋，盖初做纸时所做，故不精细也〃由于古汉时的纸张是由麻缕和丝绵，加上制法粗糙，所以纸张的质量不太好。而麻缕和丝绵都有其本身的作用，如要把它们用作造纸的原料，就必然会受到很大的限制，而难以得到迅速的发展，来满足文化生活上对纸张的要求。
在新的客观形势要求下，蔡伦的出现便为造纸术带来新突破，在《东汉观记》卷二上记 载：”蔡伦··有才学，尽忠重慎，每次休沐，闭门以绝宾客，曝体田野。典作尚方，造意用树皮及敝布、鱼网作纸。元兴元年奏上，帝善其能，自是莫不用，天下咸称蔡侯纸〃。从以上看来，蔡伦是用树皮、破布、鱼网造纸的。
虽然在蔡伦之前也有纸的存在，但是原料左身就有很大的局限，而蔡伦对新原料的发现，
解决了这个问题。因为破布、破鱼网早已结束了它们本身的任务，成了废物而又用作做原料，对造纸工业起了极大的动作用。
新原料的使用必然提出新技术的要求，但是由于典籍流失，实际的操作如何，已缺乏记载，无从考知，但大概是先张布或网撕破或剪断，然后放在水里浸渍相当长的时间并且需要加以舂捣，才能做成纸浆。用树皮做纸张，困难更大一些．除初步切短和后部舂捣外，中间还需要烹煮和加入石灰浆之类的促烂剂。下图是中国古代造纸工程之(抵压 覆)及(乾焙火烘 )。
最重要的是造纸事业经过蔡伦的发明创造，才由自发的阶段转入独立自主的阶段。蔡伦以前，造纸只是纺织业中附带的一个小部分，并未形成一种独立行业。但是到了蔡伦时期，使造纸业从纺织业中独立出来。它有自己的目的和需要，于是就有了迅速的发展。
在蔡伦之后，纸张大大地推进了书籍抄写和文化传播的事业。在两晋南北朝的时候，由于书法和绘画的需要，纸张的要求慢慢提高，尤其在书法上，因为书法对纸和笔的要求都是十分高的，所以纸张私质素是有必要提高的。
但是由于南北两朝的文化和背景都各有不同，所以两地所用的造纸原料都各有不同。
南朝的纸张以藤皮为主要原料，所这成的藤纸是一张质量优良的纸张，产地是剡溪。它是当时劳动人民根据蔡伦利用树皮造纸的经验，就地取材地制造出来的，藤纸的出现，适应了东晋偏安的地方形势，又符合于当时所谓“江左风流”的士族的需要。北朝的造纸原料却有所不同，主要以楮梭为主。
