全书网造纸术、指南针、火药和印刷术是中国古代的四大发明。这四大发明中，除造纸术是在汉代发明的以外，其余三项，尽管有的从它的起源来说可以追溯到更早，但是作为成熟的可供实用的技术，都是在中国历史上隋唐宋元这一时期创造和推广使用的。这也说明了这一时期是中国科学技术发展的高峰期，当时的中国遥遥领先地走在世界科技发展的前列。
让我们先来看看纸的发明。
大约在3500年前，中国历史上的殷商时期，我们的祖先就创造了文字，但那时还没有纸。文字是刻在乌龟壳或野兽的骨头上，所以后来的学者发现这种文字后，称它为“甲骨文”。乌龟壳和兽骨的数量毕竟有限，要是只有很少数的人才使用文字，问题还不大。后来，文化渐渐发展了，使用文字的范围和人数也渐渐扩大了，乌龟壳和兽骨自然就不够用了。于是，人们就找到了来源广泛的竹子或木头来代替龟壳、兽骨。把竹子和木头削成一块块薄薄的板，称为“竹简”或者“木简\”，再把字刻在上面。竹简和木简当然不愁来源，但是使用起来仍然不方便。据史书上记载，当年秦始皇每天批阅公文，所看竹简的重量加起来要超过60公斤。西汉时，有个名叫东方朔的大臣给皇帝写了封信，竞用掉3000根竹简，这封信要两个壮汉才抬得动。
公元前220年时，秦国的大将蒙恬发明了毛笔，接着又有人发明了墨，有了这两样法宝，我们的祖先就开始用丝织的绢来代替竹简和木简。把字写在绢上，这样自然比用刀在竹简、木简上刻字要大大前进一步了。丝绢的价格当然要比竹简、木简贵出许多，所以用得起的人是很少的，更多的人仍然只能把字写在竹简或木简上面。
丝绢用起来方便，可是太贵。有没有比丝绢便宜，又跟它用起来一样方便的东西呢？这样的东西在汉朝时被我们的祖先找到了，它的名字叫“赫蹄”。原来，上等的茧子用来嫌丝织绢、次等的茧子用来做丝绵，做丝绵时，先把茧子放在水里煮沸，再拿到河水中去漂冲，经过这些工序后茧子才会散开，然后才能做丝绵。人们在漂冲丝茧的过程中，经常看到在蔑席上留下一层薄薄的丝絮，把它揭下来晒干后，就是“赫蹄”了。这就是最早的“纸”，不仅能用来写字，而且也用来包装物品。“赫蹄”尽管比丝绢便宜，但它毕竟是以董子作原料的，不仅数量有限，身价还是比竹木简贵，所以可以想象，这些限制都大大影响了它的广泛使用。公元105年的汉和帝时期，宫中有个叫蔡伦的宜臣，专管监制皇宫里使用的器物。当时，社会的政治、经济、文化发展迅速，人们对纸的需要也越来越迫切了，无论是朝廷、贵族还是平民百姓都希望有一种价廉物美并且能大量生产的纸。这个任务就落到了蔡伦的肩上。
为了造出这样的纸，蔡伦煞费苦心。最后他从人们用麻料织布的工艺中得到启发，发明了造纸的方法。
原来，当时的人们是用麻布来做衣服的。用麻料织布只要返麻，沤麻的工艺跟用次革作丝绵要经过漂冲一样，结果也会在篾席上留下一层薄薄的麻絮。他和许多能工巧匠共同商量研究，终于总结出一套漂麻造纸的工序：一分离、二捶捣、三交织、四干燥。后来，他又创造出用树皮、废麻、破布、旧渔网等作原料的造纸方法。
蔡伦把自己的成果上报朝廷，皇帝很是赞赏，下令全国推广。由于这种造纸方法容易掌握，又有丰富廉价的原料，所以造纸业就得到了大规模的发展，纸张的大量生产，自然促进了文化的发展。纸的发明，是我们的祖先对人类文明的巨大贡献。
公元114年，朝廷因蔡伦造纸有功，封他为“龙亭侯\”。人们就把他发明的这种纸称为“蔡侯纸”。唐朝以后，中国的造纸术传到日本和中亚的阿拉伯国家，又通过阿拉伯国家传到欧洲和非洲，17世纪末又通过英国传到它的殖民地北美洲。
在人类文明史上，跟纸的发明关系最密切的发明是印刷术。
印刷术的发明是中国古代对人类的又一项伟大贡献，它与纸的发明一样，对于人类文明的进步是难以估量的。难怪人们称誉印刷术是人类“文明之母”，这是一点也不过分的。
发明印刷术，必须先有纸墨等物质条件和刻印的工艺技术条件，这些条件在蔡伦造纸以后都已经充分具备了。大约在公元？世纪的唐代初年，受印章篆刻和拓碑这两项技术的启发，雕版印刷术应运而生。雕版印刷的具体方法是，先把要印刷的文字写在薄纸上，再把纸反贴在一块木板上，然后依字样用刀刻出反写的字来。这时木板就好比是一方图章，在木板上涂上墨，把白纸覆在上面，再用干净的刷子在纸背轻刷，最后再把纸揭下来，一幅书页就印好了，这几道工序就跟拓碑的工艺一样。把书页依次装订起来，就成了一本书。雕版印刷比起手抄来，它的优越性是显而易见的，但是它的不足之处也非常明显：首先，雕刻版子非常费时费力；其次，雕版中如有错误，往往将错就错，因为要想更改是非常困难的；第三，用过的版子就报废了，这浪费也是巨大的。所以，人们一直在探寻改革雕版印刷术的途径。
11世纪中期，宋朝庆历年间，出了一个名叫毕昇的发明家，发明了活版印刷术，使印刷技术进入了一个全新的发展时期。
毕昇是个从事雕版印刷的工匠，当时他跟许多人一样，还在摸索新的印刷方法。他晚上下工后，琢磨着如何才能使印刷更快、更简便。他从印章上得到启发，他想如果把一个个字刻成一个个印章，再把它们按文稿排列起来不就能印刷文章了吗？用好后拆掉，这些“印章”以后仍然可以再用。有了设想，他就开始干起来，花了一年多时间，他刻了3000多个木活字。接着，他又用蜡和松香把木活字粘在一起，进行试印。由于木质纹理有疏有密，沾墨水后伸缩度不同，版面会高低不平，印的张数多了，字迹也就越来越模糊。再加上用松脂、蜡等东西来粘字模，用完后很难取下。试验失败了，这一年多的努力也就顿时付诸东流。可是毕昇毫不气馁，决心寻找新的材料，它既能刻字，遇水又不易膨胀变形，用后还要能很容易地取下来。有什么材料能符合这样的要求呢？毕昇苦苦思索着。一天，他的妻子看到家里盛水的水缸，心想：这不就是不吸水的东西吗？便把这个想法告诉了毕昇，毕昇听了立时觉得茅塞顿开。对呀，水缸是泥做的，那材料真是取之不尽，用之不竭。水缸上花纹是在泥坯时刻的，非常容易，泥坯煅烧后又坚如铁石。假如在土坯上刻字，煅烧成陶瓦活字，不是再理想不过了吗？想到这里，毕昇立刻动手试验起来。他赶紧去找制缸的匠人，学会了这套本领，接着又辛苦了一个多月，做成了5000多个陶瓦活字。
活字做好后，接着就是做版子。他在一块铁板的四周围上框框，用松香和蜡做粘合活字的粘合剂、这样在铁板上按文稿排字，趁粘合剂受热熔化时把字面压平，等粘合剂冷却后，每个字模都固定在版子上了，就跟原先的雕版一样，可以用来印刷了。经试印后，效果非常好。这样，第一块泥活字版就制成了。为了提高效率，毕昇采用两块铁板，第一块板印刷的同时，第二块板排字，两块板交替使用。第一块板用完后，在火上烤一下，让蜡或者松香熔化，就可以轻而易举地把泥活字拆下来，以备下一次排字。活版印刷完全克服了雕版印刷的不足，就很快地推广开来了。到了元代，著名的学者王祯又改进了毕昇的印刷法。首先，他解决了制作木活字的技术难题，请工匠刻了3万多个木活字，用它们印刷了100多部《旌德县志》。同时，他还改进了排版方法，排版时，他用竹片把每行字夹住，再用小木块、木屑塞紧，这比毕昇用松脂或蜡来固定活字的方法要好多了。另外，他还发明了转轮排字架，把活字按一定规则放在一只直径7尺的大轮盘上，这样就大大提高了检字排字的速度。中国的活版印刷术在元代以后，经波斯、埃及等国传入欧洲。后来德国的葛登堡，仿照中国的活版印刷方法，用铅合金研制成拉丁文字的活字，开创了近代印刷业，为以后的文艺复兴创造了条件。马克思曾经对火药、指南针和印刷术的发明给予非常高的评价，认为这三大发明是推动欧洲社会发展的强大动力。
现在，让我们再来看看指南针和火药的发明，早在2000多年前的春秋战国时期，我们的祖先就发现了天然磁铁矿石有吸铁的性质。铁见了它，就像孩子见了慈母一样，一下子被吸了过去，所以就称它为“慈石”，后来才改成磁石。同时，我们的祖先又发现磁石有指南北方向的性质，于是根据磁石的这一性质创造了原始的指南针。
原始的指南针名叫“司南”。它是把一块天然磁石琢磨成勺子形状，放在一只平滑的“地盘”上，勺柄所指的方向就是南方。但是，要把天然磁石琢磨成勺状是非常不容易的，再说磁石在琢磨过程中难免要受到剧烈的震动并且发热，这些因素都会导致退磁，即使“勺子”琢磨成了，由于磁性很弱，仍起不了指南的作用。因此，我们祖先的这项发明长期没能推广使用。经过长期的探索，到了唐末宋初时期，我们的祖先终于发明了两种人工磁化的方法，指南针也就应运而生了。
一种方法是用薄铁片裁剪成2寸长、5分宽的鱼形，放在炭火中烧红，钳出后让鱼尾朝北并把它放在冷水中浸没，冷却后再放进密闭的盒子里，这样铁叶鱼就会带磁性，称为指南鱼。使用时，只要在无风处放一碗水，让指南鱼漂在水面上，等它静止后，鱼首所指的方向就是南方。
这是世界上最早利用地磁场磁化铁片的实验，说明我们的祖先在当时对铁在地磁场中磁化的原理已经有了相当的认识。类似的方法直到1600年才被欧洲人掌握。不过，用这种方法所获得的磁性较弱，影响了指南鱼指南的准确性。
另一种方法是用天然磁石来摩擦铁针，使铁针磁化，制成指南针。这种磁化方法简单而有效，所以就很快地推广开了。北宋著名科学家沈括在他的科学巨著《梦溪笔谈》中详细地介绍了指南针的四种使用方法：一是以磁针横贯灯芯草，然后让它浮在水上的水浮法；二是把磁针架在碗沿上的碗唇旋定法；三是把磁针放在光滑的手指甲面上，称为指甲旋定法；四是用丝线拴住磁针中心处，在无风处，悬挂起来的缕悬法。这些方法，直到现在仍在航空、航海用的罗盘及地磁测仪等仪器中使用着。
由于有了指南针，我国的航海业在北宋时就已经相当发达。到了元代，不论阴晴昼夜，都已经利用指南针来导航了。
大约在南宋中期，指南针经阿拉伯传入欧洲，从而推动了航海业的发展，促成了新大陆的发现和文化的传播。
和指南针比起来，火药的出现要晚得多，唐代医学家孙思邈，在他的《丹经》一书中提到“内伏硫磺法”，这是世界上最早的关于火药发明的文字。
什么是炼丹呢？大约在战国时代，出现了一种专门以求仙为业的人，称为方士。方士用各种矿物作原料，用它们在炉里炼成丹药，以作“仙丹”，说吃了它就会长生不老。
秦始皇统一中国后，一心一意想长生不老，好永远统治天下。于是就请方士给他炼仙丹，有了皇帝的支持，炼丹术就慢慢兴盛起来了。后来，汉武帝也学秦始皇的样子，让方士为他炼丹，这样炼丹术便在大江南北盛行开了。
炼丹的主要原料是硫磺和硝石，燃料则是木炭。方士们在长期与这些东西打交道的过程中，慢慢地发现，把两份硫磺和硝石的粉末装进砂锅里，然后把砂锅埋进一个土坑，再用点着的皂角子放进砂锅，让里面的硫磺和硝石燃烧到熄火为止，最后再取30份木炭粉末拌上硫磺、硝石烧剩的灰烬一起来炒，炒到木炭粉只剩下原先的三分之一时，把火熄了，这时锅里的混合物像是有了魔力似的，点火后会爆炸，威力无比。其实，这就是最早的火药，火药是中国古代的炼丹家在长期的炼丹过程中发明的。火药的发明最迟不会超过公元800年，从战国时出现方士炼丹起，至少经过了12印年，才有了火药。
在中国古代，打仗时常利用火的威力来克敌制胜。譬如，在三国时就有著名的火烧赤壁。不过，当时火药还没有发明，火攻所用的只是干草、油脂和松香一类易燃的东西。自从炼丹家发明了火药后，它当然就立刻被军事家们用到战争中去了。最先发明的利用火药的武器是火炮和火箭，统称“发机飞火”，以后又有“葵藜火球”和“霹雳火球”，前者是燃烧性火器，后者是爆炸力较大的爆炸性火器。到了元代，又在以前火枪的基础上发明了火铳和手铳，这就是原始的枪炮了。
大约在宋末元初时，火药先传到阿拉伯，以后阿拉伯人和欧洲十字军作战，欧洲人才从阿拉伯人那里获得了火器，学会了制造火药。
总之，中国的四大发明极大地推动了人类文明的进程，可以说，四大发明的作用和影响是无与伦比的，它将永远令中华民族引以自豪。
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