四大发明

　　指南针

　　在发明指南针之前人类在茫茫大海中航行，常常会迷失方向，造成不可想象的后果,是中国人发明了指南针，使人类航行有了方向。指南针是用以判别方位的一种简单仪器。中国古代四大发明之一。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的南极，利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。

　　指南针的发明是我国劳动人民，在长期的实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动，人们接触了磁铁矿，开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石引铁的性质。后来又发现了磁石的指向性。经过多方的实验和研究，终于发明了可以实用的指南针。

　　磁现象的发现

　　先秦时代我们的先人已经积累了许多这方面的认识，在探寻铁矿时常会遇到磁铁矿，即磁石（主要成分是四氧化三铁）。这些发现很早就被记载下来了。《管子》的数篇中最早记载了这些发现：“山上有磁石者，其下有金铜。”其他古籍如《山海经》中也有类似的记载。磁石的吸铁特性很早就被人发现，《吕氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招铁，或引之也。”那时的人称“磁”为“慈”他们把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为：“石是铁的母亲，但石有慈和不慈两种，慈爱的石头能吸引他的子女，不慈的石头就不能吸引了。”

　　汉以前人们把磁石写做“慈石”，是慈爱石头的意思。

　　既然磁石能吸引铁，那么是否还可以吸引其他金属呢？我们的先民做了许多尝试，发现磁石不仅不能吸引金、银、铜等金属，也不能吸引砖瓦之类的物品。西汉的时候人们已经认识到磁石只能吸引铁，而不能吸引其他物品。

　　当把两块磁铁放在一起相互靠近时，有时候互相吸引，有时候相互排斥。现在人们都知道磁体有两个极，一个称N极，一个称S极。同性极相互排斥，异性极相互吸引。那时的人们并不知道这个道理，但对这个现象还是能够察觉到的。

　　到了西汉，有一个名叫栾大的方士，他利用磁石的这个性质做了两个棋子般的东西，通过调整两个棋子极性的相互位置，有时两个棋子相互吸引，有时相互排斥。栾大称其为“斗棋”。他把这个新奇的玩意献给汉武帝，并当场演示。汉武帝惊奇不已，龙心大悦，竟封栾大为“五利将军”。栾大利用磁石的性质，制作了新奇的玩意蒙骗了汉武帝。

　　地球也是一个大磁体，它的两个极分别在接近地理南极和地理北极的地方。因此地球表面的磁体，可以自由转动时，就会因磁体同性相斥，异性相吸的性质指示南北。这个道理古人不够明白，但这类现象他们很清楚。

　　指南针的始祖——司南

　　指南针的始祖大约出现在战国时期。它是用天然磁石制成的。样子象一把汤勺，圆底，可以放在平滑的“地盘”上并保持平衡，且可以自由旋转。当它静止的时候，勺柄就会指向南方。古人称它为“司南”，当时的著作《韩非子》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》中记载了司南的应用，郑国人采玉时就带了司南以确保不迷失方向。

　　春秋时代，人们已经能够将硬度5度至7度的软玉和硬玉琢磨成各种形状的器具，因此也能将硬度只有55度至65度的天然磁石制成司南。东汉时的王充在他的著作《论衡》中对司南的形状和用法做了明确的记录。司南是用整块天然磁石经过琢磨制成勺型，勺柄指南极，并使整个勺的重心恰好落到勺底的正中，勺置于光滑的地盘之中，地盘外方内圆，四周刻有干支四维，合成二十四向。这样的设计是古人认真观察了许多自然界有关磁的现象，积累了大量的知识和经验，经过长期的研究才完成的。司南的出现是人们对磁体指极性认识的实际应用。 但司南也有许多缺陷，天然磁体不易找到，在加工时容易因打击、受热而失磁。所以司南的磁性比较弱，而且它与地盘接触处要非常光滑，否则会因转动摩擦阻力过大，而难于旋转，无法达到预期的指南效果。而且司南有一定的体积和重量，携带很不方便，这可能是司南长期未得到广泛应用的主要原因。

　　司南由青铜盘和天然磁体制成的磁勺组成，青铜盘上刻有二十四向，置磁勺于盘中心圆面上，静止时，勺尾指向为南。

　　指南针的发明

　　古代民间常用薄铁叶剪裁成鱼形，鱼的腹部略下凹，像一只小船，磁化后浮在水面，就能指南北。当时以此做为一种游戏。东晋的崔豹在《古今注》中曾提到这种“指南鱼”。

　　北宋时，曾公亮在《武经总要》载有制作和使用指南鱼的的方法：“用薄铁叶剪裁，长二寸，阔五分，首尾锐如鱼型，置炭火中烧之，侯通赤，以铁钤钤鱼首出火，以尾正对子位，蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收之。用时，置水碗于无风处平放，鱼在水面，令浮，其首常向午也。”这是一种人工磁化的方法，它利用地球磁场使铁片磁化。即把烧红的铁片放置在子午线的方向上。烧红的铁片内部分子处于比较活动的状态，使铁分子顺着地球磁场方向排列，达到磁化的目的。蘸入水中，可把这种排列较快地固定下来，而鱼尾略向下倾斜可增大磁化程度。人工磁化方法的发明，对指南针的应用和发展起了巨大的作用。在磁学和地磁学的发展史上也是一件大事。北宋的沈括在《梦溪笔谈》中提到另一种人工磁化的方法：“方家以磁石摩针锋，则能指南。”按沈括的说法，当时的技术人员用磁石去摩擦缝衣针，就能使针带上磁性。从现在的观点来看，这是一种利用天然磁石的磁场作用，使钢针内部磁畴的排列趋于某一方向，从而使钢针显示出磁性的方法。这种方法比地磁法简单，而且磁化效果比地磁法好，摩擦法的发明不但世界最早，而且为有实用价值的磁指向器的出现，创造了条件。

　　沈括还在《梦溪笔谈》的补笔谈中谈到了摩擦法磁化时产生的各种现象：“以磁石摩针锋，则锐处常指南，亦有指北者，恐石性亦不……，南北相反，理应有异，未深考耳。”这是说，用磁石去摩擦缝衣针后，针锋有时指南，也有时指北。从现在的观点来看，磁石都有N和S两个极，磁化时缝衣针针锋的方位不同，则磁化后的指向也就不同。但沈括并不知道这个道理，他真实的记录了这个现象并坦白承认自己没有做深入思考。以期望后人能进一步探讨。

　　关于磁针的装置方法，沈括介绍了四种方法：

　　1水浮法——将磁针上穿几根灯心草浮在水面，就可以指示方向。

　　2碗唇旋定法——将磁针搁在碗口边缘，磁针可以旋转，指示方向。

　　3指甲旋定法——把磁针搁在手指甲上面由于指甲面光滑，磁针可以旋转自如，指示方向。

　　4缕悬法——在磁针中部涂一些蜡，粘一根蚕丝，挂在没有风的地方，就可以指示方向了。

　　沈括还对四种方法做了比较，他指出，水浮法的最大缺点，水面容易晃动影响测量结果。碗唇旋定法和指甲旋定法，由于摩擦力小，转动很灵活，但容易掉落。沈括比较推重的是缕悬法，他认为这是比较理想而又切实可行的方法。事实上沈括指出的四种方法已经归纳了迄今为止指南针装置的两大体系——水针和旱针。

　　《梦溪笔谈》是沈括(1031—1095年)所著的有关我国古代科学技术的著作，书中谈到磁学和指南针的一些问题。

　　南宋陈元靓在《事林广记》中介绍了另一类指南鱼和指南龟的制作方法。这种指南鱼与《武经总要》一书记载的不一样，是用木头刻成鱼形，有手指那么大，木鱼腹中置入一块天然磁铁，磁铁的S极指向鱼头，用蜡封好后，从鱼口插入一根针，就成为指南鱼。将其浮于水面，鱼头指南，这也是水针的一类。

　　指南龟是当时流行的一种新装置，将一块天然磁石放置在木刻龟的腹内，在木龟腹下方挖一光滑的小孔，对准并放置在直立于木板上的顶端尖滑的竹钉上，这样木龟就被放置在一个固定的、可以自由旋转的支点上了。由于支点处摩擦力很小，木龟可以自由转动指南。当时它并没有用于航海指向，而用于幻术。但是这就是后来出现的旱罗盘的先声。

　　指南龟发明年代不晚于1325年。木块刻成龟型，龟腹部中心嵌以磁体，木龟安放在尖状立拄上，静止时首尾分指南北。

　　罗盘定位

　　要确定方向除了指南针之外，还需要有方位盘相配合。最初使用指南针时，可能没有固定的方位盘，随着测方位的需要，出现了磁针和方位盘一体的罗盘。罗盘有堪舆用的罗经盘和水罗盘、旱罗盘。

　　方位盘仍是二十四向，但是盘式已经由方形演变成圆形。这样一来只要看一看磁针在方位盘上的位置，就能断定出方位来。南宋时，曾三异在《因话录》中记载了有关这方面的文献：“地螺或有子午正针，或用子午丙壬间缝针。”这是有关罗经盘最早的文献记载。文献中所说的“地螺”，就是地罗，也就是罗经盘。文献中已经把磁偏角的知识应用到罗盘上。这种罗盘不仅有子午针（确定地磁场南北极方向的磁针），还有子午丙壬间缝针（用日影确定的地理南北极方向）这两个方向之间的夹角，就是磁偏角。

　　盘面周围刻二十四方位，内中盛水，磁针横穿灯草，浮于水面。

佛教中的如来佛是佛教中的一种信仰，指的是佛教创始人释迦牟尼佛。他被认为是佛教中的最高领袖，代表着佛教的教义和信仰。

在佛教中，如来佛身上有八件法器，分别是：

1金轮：如来佛通常会持有金轮，象征着权力和智慧。

2金伞：如来佛通常会持有金伞，象征着保护和庇佑。

3金瓶：如来佛通常会持有金瓶，象征着慈悲和关爱。

4金鱼：如来佛通常会持有金鱼，象征着和平和安宁。

5金螺：如来佛通常会持有金螺，象征着智慧和慈悲。

6金铲：如来佛通常会持有金铲，象征着和平和安宁。

7金鞋：如来佛通常会持有金鞋，象征着和平和安宁。

以上八件法器是佛教中如来佛的象征，代表着佛教的教义和信仰。

四大发明是指中国古代对世界具有很大影响的四种发明。即造纸术、指南针、火药、活字印刷术。

四大发明对中国古代的政治、经济、文化的发展产生了巨大的推动作用。而且对世界文明发展史也产生了非常大的影响。

东汉元兴元年（105）蔡伦发明造纸术。他用树皮、麻头及敝布、鱼网等植物原料，经过挫、捣、抄、烘等工艺制造的纸，

毕升在北宋发明了活字印刷术

指南车是我国古代的文化瑰宝之一，是中国古代科技成果的杰出代表。但是，从宋代以后，指南车就失传了。而指南针迅速推广，造成明清两代人们普遍将指南车与指南针混为一谈，形成了一场为时达数百年之久的误传。实际上，指南针是利用磁铁的指极性，而指南车是利用机械装置实现定向性的，两者的原理和构造完全不同。

古籍上关于指南车的记载相当多，但分歧较大，直到现在，许多学者对它的看法也不一致。首先，指南车的用途是什么？是指南(方向)用的吗？一些学者就指出：指南车是中国古代皇帝大驾出行时仪仗车的一种，既不用于实测方向，更不用于指导实践。那么，指南车是谁最早发明的？相传为黄帝所作，也有的说是周公所作。实际上，大约是西汉问世。《西京杂记》一书中说：“司南车，驾四，中道”。以后，东汉张衡、三国马钧都曾造过指南车。据说，马钧的指南车，是上装一木人，下连磁石，不管车子向什么方向行驶，木人的手始终向南指着。然而，这种说法是不大可靠的。指南车到底是什么样子？《晋书·舆服志》上才较为明确：“司南车，一名指南车，驾四马，其下制如楼，三级；四角金龙衔羽葆；刻木为仙人，衣羽衣，立车上，车虽回运而手常指南。”稍后的南朝时期的宋、齐也有指南车。《宋书·礼志》说：“其制如鼓车，设木人于车上，举手指南。车虽回转，所指不移。”《南齐书·祖冲之传》也说：“冲之改造(指南车之)铜机，圆转不穷而司方如一。”

其他史籍对指南车的记载也还有不少，但是一般都只限于外形、性能、制造过程、使用情况等，还夹杂一些传说故事。一直到宋代，对指南车才有较详细的记述。《宋史》、《愧郯录》对燕肃和吴德仁制造的两种指南车的内部传动系统，以及大小、规格、型制等，均有较为具体的记载。我们从中了解到指南车的结构和原理，大体是这样的：车身为一辕双轮车，车箱为重构结构，上立一木人，引臂南指。车箱内部设置有一套可自动离合的齿轮传动机构。当车子行进中偏离正南方向，向东(左)转弯时，东辕前端向左移动，而后端向右(向西)移动，即将右侧传动齿轮放落，使车轮的转动能带动木人下方的大齿轮向右转动，恰好抵消车辆向左转弯的影响，使木人手臂仍指南方。当车子向西(右)转弯时，则左侧的传动齿轮放落，使大齿轮向左转动，以抵消车子右转的影响。而车子向正前方行进时，车轮与齿轮系是分离的，因此木人手臂所指的方向不受车轮转动的影响。如此，不管车子的运动方向是东西南北，或不断变化，车上木人的手臂总是指向南方，起着指引方向的作用

若指南车真在黄帝时被发明,那就是黄帝时期最早了

四大发明是指中国古代对世界具有很大影响的四种发明。即造纸术、指南针、火药、活字印刷术。

毕生：印刷术是中国古代四大发明之一。它开始于隋朝的雕版印刷，经宋仁宗时的毕升发展、完善，产生了活字印刷，并由蒙古人传至了欧洲，所以后人称毕升为印刷术的始祖。中国的印刷术是人类近代文明的先导，为知识的广泛传播、交流创造了条件。印刷术发明之前，文化的传播主要靠手抄的书籍。手抄费时、费事，又容易抄错、抄漏。既阻碍了文化的发展，又给文化的传播带来不应有的损失。印章和石刻给印刷术提供了直接的经验性的启示，用纸在石碑上墨拓的方法，直接为雕版印刷指明了方向。中国的印刷术经过雕版印刷和活字印刷两个阶段的发展，给人类的发展献上了一份厚礼。

在北宋初年的《武经总要》中，已经列举了当时军队中装备有许多火药兵器，说明早在公元1044年以前，我国北宋的军队已经装备有多种相当规模的火药兵器了。但一种成熟的技术，都需要经历一个摸索尝试的萌芽期，早在唐末五代时将火药用于战争的战例也星星点点见于文献，但过于简略，直至《武经总要》时期，用于战争的只是用黑火药燃烧爆炸的原理制成的燃烧、爆炸物，还没有见到有关管形射击火器的记载。现在一般认为，南宋绍兴三年(1132年)陈规守卫德安时用巨竹制造的“火枪古文献中记述的“火枪”，从使用方法上一般分两类。第一类是《金史》中所提到的“飞火枪”，即在普通长枪的枪头后部绑扎一个装有火药的筒(通常是纸制的)，作战时点燃筒中的火药，喷出火来用以烧伤前来格斗的敌军，火药烧尽后则可同一般长枪一样格斗扎刺。第二类火枪就是陈规用巨竹制造的，每支用两个人扛抬发射，点燃后喷射火焰烧向敌方，这已是一种原始的管形火药火器了。公元1259年寿春府(今安徽寿县)制造了发射“子窠”的“突火枪”更进了一步，此枪用大竹筒制成，内装火药，还安有“子窠”，有人考证是陶制颗粒，作战时点燃火药，利用火药燃烧后产生的作用力射出“子窠”。如果“子窠”是子弹的雏形这一推测正确的话，那末这种“突火枪”可以算作近代枪械的前身。这种竹制突火枪后来多被称作“火筒”，多次用在以后的战争中。随着的科技的发展，至少在元代中期，这种管形火器由竹制改用金属来制造以后，即从“金”旁，但还是用“筒”音，即“铳”字。元明铜铁制火铳多有传世及出土，现在公认最早铜铁制造的火铳，是元至顺三年(1332年)铜铳。最近又有新发现，经权威专家学者考察鉴定，内蒙古蒙元文化博物馆收藏的一件“元大德二年”(1298年)铜火铳为迄今所发现的中国最早的有明确纪年的铜火铳。这些火铳一般分两类，一类是口径小，细长轻便，铳尾安木柄由单人持击的手铳，发射石制或铁制的散弹。一类是口径大，粗短较重，需要安于架上发射球形弹丸的碗口铳。这两种后来分别演变为枪和炮。

关于指南针的最初发明者和发明年代现在无可查考。但是有一点是清楚的：指南针是我国古代劳动人民在长期的生产实践中集体智慧的结晶。

指南针的发展和演变

指南针大约在我国战国时期就已经出现了。最初的指南针是用天然磁石制成的，样子像一只勺，底圆，可以在平滑的“地盘”上自由旋转，等它静止的时候勺柄就会指向南方。古人称它“司南”。东汉的王充，在他的《论衡·是应篇》中曾说：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”这里的“地”，是指汉代栻占的方形“地盘”。地盘四周刻有八干（甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸）和十二支（子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥），加上四维（乾、坤、巽、艮），共二十四向，用来配合司南定向。从战国、秦汉、六朝以至隋唐的古籍中，有不少关于司南的记载。如《韩非子·有度篇》里有“先王立司南以端朝夕”的话，“端朝夕”就是正四方的意思。《鬼谷子·谋篇》里也记载说，“郑人取玉，必载司南，为其不惑也。”就是说郑国的人到远处去采玉，就带了司南去，以便不迷失方向。古代的司南是用天然磁石经人工用琢玉的办法琢磨成的。我国商周时期琢玉工人的技术已经很精湛，至迟在春秋时期就已经能把硬度五到七的软玉和硬玉琢制成各种形状的玉器，因此也能够把硬度只有五·五到六·五的天然磁石制成形体比较简单的司南来。关于磁针的装置法，沈括亲自做了四种实验：把磁针横贯灯芯浮水上，架在碗沿或指甲上，以及用缕丝悬挂起来。

关于造纸术的起源，过去多沿用历史学家范晔在《后汉书·蔡伦传》中的说法，认为纸是东汉时代宦官蔡伦于汉和帝元兴元年（公元105年）发明的。其实古籍中的已有记载，在蔡伦‘发明’纸之前，已经有人使用纸张。“后汉书·贾逵传”提到，建初元年（公元76年）汉章帝命贾逵选择成绩优秀的太学生二千人，奖给“简、纸、经传各一通”。这说明当时已用纸抄写书籍，这个时间早于蔡伦造纸近30年。“东观汉记” 中只记有“蔡伦典尚方作只纸” “东观汉记”的作者刘珍、延笃等人，都是蔡伦同时代的人，如果蔡伦发明了纸他们是不会不记载的。20世纪以来由于西汉古纸的发现，蔡伦发明纸的说法开始动摇，继而被否定。蔡伦虽然不是纸的发明者，但他仍然是一位造纸技术的革新和推广者。

马钧发明了很多东西，最突出的有还原指南车、改进织绫机、改制诸葛连弩、发明龙骨水车、轮转式发石机、水转百戏图等，对科学发展和技术进步做出了贡献。

马钧在手工业、农业、军事等方面有很多发明创造，是三国时代最优秀的机械制造家，马钧的创造发明，就算拿现代人的眼光来看也非常了不起，何况是在1700多年前。

此外，马钧在军事上兵器制造方面也有不少发明创造。蜀国诸葛亮在出师北伐时，曾发明了一种可以把箭接连发射出去的连发射远器——连弩。它每次可发数十箭，威力很大，当时已经年老的马钧，还改进过连弩，使连续发射的威力增加几倍。

马钧简介： 

马钧(生卒年不详)，字德衡，三国时期魏国扶风(今陕西省兴平县)人，是中国古代科技史上最负盛名的机械发明家之一。

马钧年幼时家境贫寒，自己又有口吃的毛病，所以不擅言谈却精于巧思，后来在魏国担任给事中的官职。马钧最突出的表现有还原指南车;改进当时操作笨重的织绫机;发明一种由低处向高地引水的龙骨水车;制作出一种轮转式发石机，能连续发射石块，远至数百步;把木制原动轮装于木偶下面，叫做"水转百戏图"。此后，马钧还改制了诸葛连弩，对科学发展和技术进步做出了贡献。