四大发明分别是：指南针，火药，造纸术，印刷术 。

一、火药的发明

火药是中国古代炼丹家在炼丹过程中发明的。人类最早使用的火药是黑火药，它是我国劳动人民在一千多年前发明的。它的发明，闻名于世，被称为我国古代科技的四大发明之一，在化学史上占有重要的地位。

火药的最主要成分是作为氧化剂的硝石。成书于秦汉之际的《神农本草经》中已把硝石列为上品药，即在此之前已经具备了发明火药的物质基础。秦汉之际也是炼丹术开始盛行之时，方士们为了炼制仙丹妙药，把各类药物彼此配合烧炼。五金、八石（各种矿物药）、三黄（硫磺、雄黄、雌黄）、汞和硝石都是炼丹的常用药物。其中汞与三黄合炼而得丹砂是炼丹家们的得意之作。但若用硝石与三黄共炼必将燃烧爆炸，因此导致火药的发明。就在火药发明之后，也曾被引入药类，《本草纲目》中，说火药能治疮癣、杀虫、辟湿气、瘟疫。更重要的原因是火药的发明来自制丹配药的实践中。

火药触火即燃，在较密闭的容器中，还会发生爆炸，其化学反应式近于：2KNO3 + 3C + S = N2(+ 3CO2 (+ K2S + 169千卡，还有少许CO、K2CO3 、KSO4，体积很小的火药，燃烧时产生大量的气体和热量，体积突然膨大，增至几千倍，因而在密闭的容器中，会爆炸，同时因产生K2S等固体产物，并加杂着未完全燃烧的炭末，所以能看到冒黑烟。

火药燃烧爆炸的原理，现在的人们不难理解，但在古代，这却一直是个谜，现在人们制取火药也很容易，民间流传的“一硝二磺三木炭”，就是火药的简易配方。这方法也不知历经了多少年代，劳动人民付出多少血汗，才摸索总结出来。火药的发明是我国古代劳动人民辛勤劳动的成果，它又是随着生产的发展、社会的进步而逐渐完善的。

火药的发明与炼丹分不开。我国的炼丹家早就接触过火药的原料--硝石、硫磺及木炭等物质。这些物质在混合过程中，稍不小心就会着燃烧。古人对组成火药的三种主要成分的性质有个认识过程。

认识炭、使用炭较早。在商、周，人们已广泛用木炭来冶炼金属，明了炭是较木柴更好的燃料。伐薪烧炭，遂成农民的一种副业，硫磺有天然存在，但人们接触它，较早的是冶炼中逸出的二氧化硫和温泉中的硫。因为它直接地刺激人们的感官，就在这种接触中，逐渐认识硫的一些性能，除了了解它对某些皮肤病有特别的疗效外，还认识到硫的一些化学性质。特别是认识到硫与汞化合生成硫化汞，与天然品接近。这种性质很受从事炼丹的方士的器重，在他们妄图用汞炼制“金液”、“还丹”的过程中，常使用硫，在这种活动中，进一步了解到硫含有猛毒，着火易飞，很难“擒制”。

怎样使其药性缓和呢？人们采取了所谓的“伏火法”，即将硫与其他易燃物质混合加热或燃烧，使药性发生变化的方法，火药发明与这种硫磺伏火的实验有密切关系。硝的引入是制取火药的关键，古人掌握最早的硝，大概是年久的墙脚房根下的土硝，随着生活实践，人们认识了硝石，将硝石在赤炭上一试，即现火焰，其化学反应式约为：4KNO3 + 5C = 2K2CO3 + 3CO2 (+ 2N2 (。在这个反应中，硝石是氧化剂，正因为硝石的化学性质很活泼，能与许多物质发生作用，所以在炼丹中，常用硝来改变其他药品的性质，就在使用硝石的过程中，人们还掌握了区别硝石与朴硝（Na2SO4）的方法，南北朝的陶弘景就指出：“以火烧之，紫青烟起，云是真硝石也”。这与近代用焰色反应来鉴别KNO3是相似的，人们的这点认识，为尔后的大量采用硝石创造了条件。

对炭、硫、硝三种物质性能的认识，为火药的发明准备了条件。由于医药学和炼丹活动的发展，至迟在唐代，人们在使硫磺伏火的实验中，发现点燃硝石、硫磺、木炭的混合物，会发生异常剧烈的燃烧。在《朱家神品丹法》卷五中，转载有唐初医药兼炼丹家孙思邈的“伏硫磺法”。由此记载可见，那时孙思邈已掌握了硝、硫、炭混合点火会发生剧烈反应的特点，因而注意采取措施，将容器埋入地下，并控制反应速度，防范爆炸，这显然是经过反复实践的经验总结。

有记载，托名西晋郑思远所撰名为《真元妙道要略》的一本炼丹书里，就曾谈到：有人将硫磺、硝石、雄黄（As2S3）和蜜合起来一起烧，结果火焰升起，把脸和手烧坏，而且直冲屋顶，把房子也烧了。这类实验的多次进行，经验的不断积累，认识的逐步提高，使人们终于掌握了火药的配制。同类的实验在唐代中期的《铅汞甲辰至宝集成》卷二中也有记载，并且记载有关于失败的教训，也从而学会利用这种混合物的燃烧爆炸性能。

二、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。

三、造纸术的发明

纸，作为书写材料，并不是从来就有的。相传中国上古曾有过结绳记事的时代。那时，连文字也不曾有，更谈不上书写文字的纸张了。

商、周时代文字已经成熟，可还不曾有纸，我们的祖先就想出了各种记录文字的办法。他们起初是把文字镌刻在乌龟的腹甲和牛、羊等动物的胛骨上。刻在这些甲骨上的文字，叫做“甲骨文”； 春秋战国以后，我们的祖先又开始使用新的记载文字的材料——简牍和缣帛。简牍是几种东西的总称。把竹子、木头劈成狭长的小片，再将表面刮削平滑，这种用作写字的狭长的竹片或木条叫做竹简或木简，较宽的竹片或木板叫做竹牍或木牍。简的长度不一样，有的三尺长，有的只有五寸。经书和法律，一般写在二尺四寸长的简上。写信的简长一尺，所以古人又把信称为“尺牍”。

我国最早的纸是用什么原料做成的呢？东汉的许慎在他编写的我国第一部条理清楚、体系分明的字典《说文解字》里谈到“纸”的字源时说：“纸”从系旁。这说明，早期的纸与丝有关。

我们的祖先很早就植桑养蚕，缫丝织绢了。商代以前就种桑养蚕，到西汉前期，丝织在社会经济中已占有重要的地位。当时，一般用较好的蚕茧抽丝织绸，用剩下的较差的茧子做丝绵。做丝绵时，先把茧子煮烂、洗净，然后放到浸没在水中的蔑席上捶打，直到茧衣被捶得稀烂，接着把连成一片的丝绵取出，这就是漂絮。漂絮之后，蔑席上还必然会有一层互相交织的乱丝贴着，漂絮的次数多了，当把蔑席凉干后，它上面就附着一层由残絮形成的薄薄的丝片。人们把它剥下来，发现它同缣帛相近，可用作书写，古人称之为“赫蹄”。 赫蹄的制作方法给了人们很大启发，是我国古代造纸术的重要开端。经过不断的摸索、试验，终于成功地发明了植物纤维纸。

植物纤维纸是在什么时候发明的呢？古籍上没有记载，但是在1933年，我国考古工作者在新疆罗布淖尔的汉代烽燧遗址中，发现了一片西汉宣帝时期的麻纸。1957年在陕西西安灞桥一座西汉墓葬里，发现了一叠麻纸，经揭剥分成80多片。因出土于灞桥，故称“灞桥纸”。其年代为公元前2世纪。这是目前发现最早的植物纤维纸。

伴随着生产的发展，社会的进步，我们的祖先不断地在寻找新的书写材料，最终发明了理想的书写材料，那就是纸。我国造纸术的发明，长时期以来一般都归功于东汉时的宦官蔡伦，这是因为《后汉书·蔡伦传》明确记载：“自古书契多编竹简，其用缣帛者谓之纸，缣贵而简重，并不便于人。伦乃造意，用树肤、麻头及蔽布、鱼网以为纸。元兴元年奏上之。帝善其能，自是莫不以用焉，故天下咸称‘蔡伦纸’。”

但比《后汉书》成书更早的《东观汉记·蔡伦传》中，则没有说明纸是蔡伦发明的。《汉记》的作者刘珍、延笃等人都是蔡伦的同时代人，在唐以前《东观汉记》一直被视为东汉的“正史”。其中只是说“蔡伦典尚方作纸”，就是说当蔡伦任尚方令时曾主管尚方（宫廷御用的手工作坊）造纸。尽管《东观汉记》在宋代以后已散佚，但从隋、唐人的类书引语中仍可查得其原文。由此可见，“蔡伦发明造纸”的提法不是很确切的。

本世纪以来的考古发掘实践，也动摇了蔡伦发明纸的说法。首先是1933年，黄文弼先生在新疆罗布泊汉代烽燧遗址上发现了一片古纸，这是一片麻纸，长约40厘米，宽约100厘米，纸面可清晰见到麻，在同一遗址中还发现有汉元帝元年（公元前48年）的木简，因此，该纸当为西汉时期的文物，比“蔡伦造纸”的公元105年早了一个半世纪。

其后是1957年，在西安市东郊的灞桥再次出土了比新疆罗布泊的纸还要早约一个世纪的西汉初期的古纸，而且有数十张之多，经科技史专家潘吉星教授的研究和分析化验，确认此灞桥纸主要由大麻和少量苎麻的纤维所制成。因而是世界现存最早的植物纤维纸。1973-1974年在甘肃省居延的肩水金关汉代遗址中，再一次出土了公元前一世纪时的麻纸。这些事实有力地说明了，早在西汉我国劳动人民就已经发明了造纸术。

以上事实有力地说明了，早在公元前2世纪的西汉初期，我国已发明了造纸术，而且当时造出的纸已经可以用于书写文字和绘图，这比蔡伦早了两三百年。但早期的西汉麻纸比较粗糙，不便书写，到了公元后二世纪，在宫廷中任尚方令的蔡伦，凭借充足的人力和物力监制并组织产生了一批良纸。蔡伦虽然不是纸的最早发明者，但他改进造纸技术，扩大了造纸原料的来源，把树皮、破布、麻头和鱼网这些废弃物品都充分利用起来，降低了纸的成本，尤其是用树皮做原浆纸的先声。从这个意义上说，蔡伦在历史上是作为纸的监制者和推广者的身份出现的，他的这些活动对造纸术的发展是有利的，因此也不应完全抹杀他的作用。

汉代的麻纸制造过程，根据科学工作者的模拟实验，大体是将麻头、破布等材料先用水浸湿，使之润胀，再用斧头剁碎，放在水中洗去污泥、杂质，然后用草木灰浸透并蒸煮，原留于造纸原料中的木素、果胶、色素、油脂等杂质可进一步除去，再加以清水洗涤后，即送去舂捣，捣碎后的纤维在水槽中配成悬浮的浆液，再用滤水的纸模捞取纸浆，滤水后晒干即为成品纸，经必要的砑光，即可用于书写。

由此可见，汉代的劳动人民用这些简陋的设备，从纺织品废料中制成植物纤维纸。确实是件了不起的事，是化学史上一项重要发明。

四、印刷术的发明

中国是世界上最早发明印刷术的国家。印刷术是按照或图画原稿制成印刷品的技术。早期的印刷是把图文刻在木板上用水墨印刷的，现在的木版水印画仍用此法，统称“刻版印刷术”( 亦称“雕版印刷术”) 刻版印刷的前身是公元前流行的印章捺印和后来出现的拓印碑石等。造纸和制墨等生产技术出现之后, 逐渐发明了刻版印刷技术。刻版印刷术最早出现在洛阳。在造纸术改进60年后出现刻版印刷术，仅供皇帝御用。

印刷术的发明和发展,经历了很长的历史时期。六世纪下半叶到七世纪上半叶的隋唐之际，另出现了雕版印刷。开始时主要在民间使用,特别是用于家家历书、农书和医书等印刷。到了九世纪,出现了大规模的雕版印刷。北宋庆历年间（公元1041-1048年）平民毕升发明了泥活字,开始了活字印刷的历史。元大德二年（公元1298年）左右,王祯创造了木活字,并发明了能够转动的排字盘,这一创造把活字印刷提高到一个新的水平。中国古代的印刷工匠还创造了套色印刷。此外,用铜墙铁壁、锡、铅等金属活字的印刷也很发达。

世界上现存最早的印刷物是唐咸通九年(公元868年)印制的《金刚经》,它全长4877毫米,高244毫米,由七张粘连起来而成一卷。卷首有释迦说法图,末有“咸通九年四月十五日王(王+介)为二亲敬造普施”题记。原藏于甘肃敦煌千佛洞,1899年发

现。1907年为英国人斯坦因盗去，现存于英国伦敦不列颠博物馆)。

隋唐时，我国的刻版印刷术先后传至朝鲜、日本、越南、菲律宾、伊朗等国,后又辗转传至非洲和欧洲。直至公元14世纪末，欧洲始有刻版印制品。

将“十三经”看作是周文化的结晶，这种观感不准确。

要知道“十三经”的意义，就要先知道“十三经”的发展源流以及增改过程，还有这些作品中哪部分内容才是最为丰富的。

“十三经”的确立以及几部石经

现在所说的“十三经”其实是在南宋才得以确立，在此之前是没有这个概念的。

先来说一个误区，很多人认为秦始皇“焚书”之后，很多如《诗》、《书》类的典籍就失传了。

其实秦始皇只是不允许民间私藏“诗书”，史书上记载得很清楚：

非博士官所职，天下敢有藏诗、书、百家语者，悉诣守、尉杂烧之。

也就是说，所烧的只是非国家正规出版的书籍，并不是将这些作品全都焚毁，所以这些儒家经典在官方和民间自然都是有流传的，项羽幼时就曾学过诗书，便是证明。

到了汉代，人们把很多他们认为内容高深的作品称为经，虽然当时人主观上都认为这些是儒家典籍，但客观来讲，作品却不限于此，比如《离骚》就曾经叫做《离骚经》。

而这个时候儒家经典中还只有五经，即：

《诗》、《书》、《易》、《仪礼》、《春秋》。

直到唐代，先是“五经”拓展为“九经”。

此时将《春秋》分出了三个版本，也就是后来的“春秋三传”，即《春秋左传》、《春秋公羊传》、《春秋谷梁传》。其中《左传》偏重记人和事，《公羊传》偏重“微言大义”，《谷梁传》偏重思想流变。

又将《周礼》、《礼记》加入“经典”行列，与《仪礼》并称“三礼”。

这样一来就凑成了九部经典，合称“九经”。

同样是唐朝，开成年间要将这些经典刻成石碑，此过程中又添加了三部作品：

《孝经》、《论语》、《尔雅》。

这样就凑成了“十二经”。

唐朝到宋朝之间有一个小插曲，后蜀刻石经的时候，将《孝经》、《尔雅》排除，第一次增加了《孟子》，这时只有“十一经”。

直到南宋，朱熹将《礼记》中的《大学》、《中庸》独立出来，和《论语》、《孟子》凑成四书，官方才正式认可了《孟子》“儒家经典”的地位。

直到此时，儒家“十三经”才正式确立。

那么，古代没有先进的印刷技术，如何来保障读书人读的是正版经典呢？

这就出现了“石经”的雕刻。以国家的名义，将这些经典刻成石碑，立于太学门口，供天下士子抄录、拓印。

这件事情有文字可考的，在中国历史上出现过七次，其中三次形成了所谓的“三大石经”。

“熹平石经”：刻于汉灵帝熹平四年，立于洛阳太学，后来在董卓焚烧洛阳时损毁。“正始石经”：刻于曹魏正始二年，立于洛阳。“开成石经”：刻于唐大和七年，立于长安。因为使用了“古文”、“篆书”、“隶书”三种文体，所以又被称为“三体石经”。

这就是中国历史上的“三大石经”。

除此之外，后蜀刻的“十一经”被称作“蜀石经”，比较独特的是它将“注”一并雕刻。

两宋分别在汴梁、临安都刻了石经，清代乾隆年间在北京也刻了一次石经。

“十三经”中地位不同，后人的注解更值得关注

“十三经”内部的重要程度也有分化，像《诗》、《书》、《周礼》、《仪礼》、《春秋》、《易》这几本叫做“经”；而《左传》、《公羊传》、《谷梁传》是《春秋》的注解，叫做“传”；《礼记》、《论语》、《孟子》、《孝经》是“记”；《尔雅》是训诂学的著作。

所以，经高于传、记，传、记又高于《尔雅》。

但值得注意的是，这十三部作品流传的过程中肯定会有损毁、改动，比如《尚书》在汉代还算可信，但晋代时候就失传了，后来出现的《尚书》已经确定为后人伪造，是一部伪书，其内容和原来已经有了不同。

这时候将其认定为周代结晶，就不足信了。

但需要分清一个概念，“伪书”和“假书”。

“假书”往往是本来没有这本书，后来人为了让其流传，就假托古人所作，是完全的造假。这样的书籍如果内容精良还有些价值，但大部分都属于为博眼球而作的劣质品。

“伪书”不是“假书”，它虽然也是后人伪造，但之前肯定是有这样一本著作存在，只不过伪造的作品是依据其精神来写就，内容可能有些许偏差，但依然有很高的价值。

《尚书》就是伪书，同样有研究的价值和意义。

更值得注意的是，“十三经”的功用不是为了研究先秦文化，而是通过对这些作品的解读来对现实社会产生影响，更注重实际功用。

所以，相比于“十三经”原文来说，对这些作品的“注”、“疏”更值得关注。

“十三经”原文只不过是某一个时代的思想体现而已，但对它的解读却是两千多年里无数学者的集思广益。这才是这些作品的精华部分。

比如《诗经》，《毛诗序》就特别喜欢做政治解读，《关雎》被认为是“美后妃之德”，而方玉润等人又认为就是在描述君子、淑女间的爱情。

再比如有人认为“风雅颂”中，“变风”、“变雅”的存在是为了影射政事的荒*，但也有人提出，“变风、变雅”其实是变化了“风诗”、“雅诗”的体例而已，本身没有什么深意，就像词派当中，本来有《浣溪沙》，但有人稍作修改，就出现了《摊破浣溪沙》一样。

这些争论包含了作品的内涵、形式、主旨等等方面，百家争鸣，畅所欲言，对其内容的思考就汇集成了极盛极多的新思想，这是“十三经”原文不曾表露的。

所以，认为“十三经”只是周代文化的结晶，这是不准确的。