九百多年以前，在煙波浩渺的長江上，發生了一場激烈的炮戰：濃煙滾滾、炮聲隆隆，金國的水軍在火炮的轟擊之下紛紛沉入江中。

在世界文明史上，占有最重要地位的成果，就是中國古代的四大發明了?？梢院敛豢鋸埖卣f，沒有中國古代的四大發明，就沒有現代科學宏偉壯麗的大廈。指南針、火藥、造紙和活字印刷術，為近代自然科學的發展提供了最重要的技術，為世界文明與進步奠定了最堅實的基礎。英國學者弗蘭西斯·培根早在十七世紀就認為指南針、火藥和活字印刷術的發明：“改變了整個世界的面貌和事物的狀況?！?

（1）克敵制勝的火藥

公元1161年的一天，在寬闊的長江江面上，發生了一場激戰。金國的統帥完顏亮統領著60萬大軍向南宋發動了進攻，準備一舉渡過長江，滅亡南宋。當金國的水軍在采石一帶開始強渡長江的時候，遇到了宋朝水軍爆炸火器的猛烈攻擊。宋軍的戰船在快接近金國戰船的時候，立即施放霹靂炮轟擊金軍，只見一個又一個大火球先升入空中，然后又落到了金軍的戰船上。一霎時，炮聲隆隆、濃煙滾滾，隨著劇烈的燃燒和爆炸，金國的戰船紛紛起火燃燒，焦頭爛額的水兵紛紛落水而死，宋軍大獲全勝。

這場發生在800多年前的戰斗，就是今天現代化大海戰的一次預演，也是人類歷史上第一次使用火藥制成的爆炸性武器進行的水面戰斗。

火藥是我國古代四大發明中最重要的一項發明，也是中華民族對人類文明作出的最重要的貢獻。正是火藥的發明和應用，使得歐洲的資產階級用大炮轟開了封建領主的城堡，進入了資本主義社會。

火藥最初是誰發明的已經無從查考了，甚至連發明的具體年代，也已經無法弄清了。但是，有一點是可以肯定的，火藥是中國人發明的，是我國古代的煉丹家們最先發現的。

火藥的成分主要是硫黃、硝石和木炭。在早期的煉丹著作中，如魏伯陽的《周易參同契》、葛洪的《抱樸子內篇》中，硫黃、硝石都是煉丹的重要原料，至于木炭更是煉丹家們不可缺少的東西。由于煉丹總離不開這三樣東西，因此，可能不只一個煉丹家在無意中把這三樣物質混到了一起在加熱時發生過爆炸。今天，人們只知道“火藥”二字來源于煉丹術士，因為這種會爆炸的“藥”就是從煉丹家們在煉他們的“丹藥”時發現的，所以就叫成了“火藥”。但是，卻沒有人知道是誰第一個發現火藥的。原因很簡單：為了保密，煉丹家們的著作都是用隱語寫成的，因此，直到今天也找不到那個最先“挨炸”的煉丹家了。

現存最早的關于火藥的記載是唐代著名的醫學家、藥物學家孫思邈。在孫思邈的丹經中明確記載著：把硫黃、硝石放在一起燒煉的時候，如果有木炭掉進去就可能發生爆炸。到了唐代晚期，火藥已經成了煉丹家們獻給軍事家們克敵制勝的法寶了。我國是世界上最早使用火藥武器的國家，在公元904年唐朝末期地方勢力之間的相互攻擊中，第一次使用了一種名叫“發機飛火”的武器。到了北宋時期用火藥制成的各種武器，如火藥箭、火球、神火飛鴉等已被廣泛應用到軍事上，在宋朝抵抗北方金國的進攻中多次使用火藥、火器等取得戰爭的勝利。在公元1126年著名的開封保衛戰中，宋朝的守軍在李綱在率領下，使用一種名為“霹靂炮”的爆炸性火藥武器，讓進攻的金兵吃盡了苦頭，死傷慘重。到了南宋時期，用火藥制成的爆炸性火器無論在陸戰中還是在水戰中都已經成了克敵制勝的有力武器了。

現在保存在中國歷史博物館的一門公元1332年鑄造的銅質火炮，是目前發現的全世界最早的火炮。

到了十三世紀中葉，西征的蒙古大軍把從宋朝學到的制造火藥和火藥武器的方法傳播到了阿拉伯國家。大約到了13世紀末歐洲人才通過阿拉伯人的著作了解到火藥的制作方法。后來十字軍在東征的過程中，同當年的金軍一樣，吃盡了阿拉伯人的火藥武器的苦頭，最后終于學會了爆炸性火藥武器的制造方法，但是，這時中國人發明火藥已經800～900年了。

（2）航海中的指南針

指南針的發明，同火藥的發明十分相似，今天已經不可能詳細考察了。早在戰國時期，我國就有了關于使用磁石確定方向的記載了。當時用磁石所做的指示方向的工具叫做“司南”。

到了宋朝，人們已經學會了用鋼鐵制造人工磁鐵的方法。

最早發明的是指南魚，有兩種制法：一是把薄鋼片剪成一個魚形的小船，然后燒紅了順南北方向放到地面上，受大地磁場感應變成人造磁鐵，再把這小磁鋼魚片放到水面上，就可以靈活地指向南極了。二是用磁石去磨針尖，然后用線把針吊起來，針尖就會指向南方。這種方法既簡便又有效，為具有實用價值的指南針的出現，創造了重要的技術條件。

到了南宋時期，指南針的制造已經相當科學了。人們把指南針涂上臘，然后用一根蠶絲懸掛在一個木架上，并在下面放一個標有方位的圓盤，這樣，在靜止時指南針就會精確地指向南北了。這就是著名的“縷懸法指南針”。

宋代，我國的海外貿易非常發達，指南針在航海事業中得到廣泛應用。19在茫茫的大海上，水天一色，碧波萬頃，如何辨別方向，一直是一個十分重要的問題。但是，有了指南針，一切就都好辦了，人們再也不用擔心在茫茫的大海上迷失方向了。我國是發明指南針的國家，也是世界上最早把指南針用于航海的國家。宋代的航船在航海時，白天看太陽，晚上看星星，碰到陰天，太陽、星星都看不見了，就得完全依靠指南針了。在北宋徐競著的《宣和奉使高麗圖經》一書中，有過十分生動的記載：在茫茫的大海上，水深如碧，起風后，波濤起伏，浪花洶涌。晚上，大洋中不能停船，只能看著星星前進，如果碰上陰天，就用指南浮針辨認方向。

航海也促進了指南針的發展。到了南宋時期，指南針的制造越來越高明了，已經出現了最早的羅盤。這種羅盤式的指南針已經開始把劃分方位的裝置和指南針組裝在一起了，其精確度有了很大的提高。到了元代，人們已經不再依靠太陽和星星來辨別方向了，無論是陰天還是晴天都用指南針來導航了。

宋代，由于航海事業十分發達，我國的泉州、廣州都是當時世界上最大的商業港口。世界各國來我國做生意的相當多，尤其是波斯和阿拉伯的商人來得最多。隨著頻繁的經濟交流和文化交流，我國的指南針制造技術逐漸先由海上傳到了阿拉伯和波斯，以后又從這些地方傳到了西方。到了公元13世紀，歐洲終于也在航海中使用指南針了。

如果說，中國火藥的傳入，使得歐洲結束了封建領主的反動統治，那么，中國指南針的傳入，則為哥倫布發現美洲和麥哲倫的環球航行提供了最重要的技術條件。

（3）先進的造紙和活字印刷術

在中國古代的四大發明中，對文化和科學的傳播來說最重要的就是造紙和活字印刷術了。

造紙是東漢末年蔡倫進行改進后發展起來的，最早是誰發明的也無從考察。到了宋代已經達到了十分精湛的程度，然而，活字印刷術則一直到了宋代才發明出來。與造紙術、指南針、火藥的發明完全不同，活字印刷術的發明者可以確定為北宋末年的平民畢昇。

據記載，我國勞動人民大約在公元六世紀末～七世紀初的隋唐時期就已發明了世界最早的印刷術——雕版印刷術。到了宋代，畢昇在雕版印刷的基礎上發明了著名的活字印刷術。

畢昇是一個印刷工，他早就在工作中發現了雕版印刷不太方便，雕好的版只能用一次。于是，他首先試驗用一個一個的木質單字來印刷書，但是，他失敗了。因為小塊的木字粘在一起后，要分散開第二次再用也很不容易，而且，木塊的紋理疏密不一樣，吸水后脹的程度也不一樣，這樣一來就使得版面變得高低不平，印刷效果很差。畢昇日思夜想，一直也沒有想出一個好辦法。

有一天，畢昇坐在灶前，幫妻子做飯，他一邊燒火，一邊嘴里念叨著：“怎樣才能找到既不吸水，又可以刻字的東西呢？”妻子指著旁邊的瓦罐說：“這不就是不吸水的東西嗎？可就是不能刻字?！币痪湓捥嵝蚜水厱N。他立即跑到附近的一個窯場，在燒窯工人的幫助下，用膠泥制成了一些刻成字的小土坯。然后放在窯里燒成了一個個很硬的單字。接著，他又按照書本的大小，準備了一塊鐵板，在鐵板上面放了松香和蠟，然后拿一個鐵框子放到鐵21板上，在鐵框里排滿了他燒出來的泥字，放在火上烤，等板上的松香和蠟開始溶化時，就用一塊平板在活字上面壓一下，把字壓平，于是，一塊活字版就排好了。這時，在上面涂上墨就可以印刷了。一頁書全印完后，把鐵板再烤一下，使板上松香和蠟重新溶化，然后用手輕輕一撥拉，活字便一個個掉了下來，準備重新使用。為了提高效率，畢昇準備了兩塊鐵板交替進行排和印，大大地提高了書的印刷速度。

畢昇發明的活字印刷術和我們今天的印刷術比起來，自然顯得有些原始和落后，但是他發明的活字印刷術，已經具備了現代印刷技術的主要功能，因此是世界印刷史上的一次巨大的革命，對促進世界文化的交流與傳播起了巨大的推動作用。

自隋唐以來，由于中央集權的加強，對自然科學的發展并不重視，所以盛唐時期最發達的是文學，最不發達的是科學。北宋前期，在自然科學上也建樹甚微。直到北宋晚期和末元時代才產生了像沈括、郭守敬這樣偉大的自然科學家及秦九韻、李治、楊輝、朱世杰這樣的數學巨匠，科學也才重新到達了輝煌的頂峰。

歷史上對秦皇、漢武、唐宗、宋祖的評價都是站在統治階級的立場上評價的。其實，他們的功績只不過是建立了大一統的、鞏固的封建專制統治，而對于中華民族文明的發展，尤其是對于自然科學的發展來說，并沒有起什么好作用。