四大發(fā)明即造紙術(shù)、指南針、火藥、活字印刷術(shù)。那么你知道多少關(guān)于四大發(fā)明的故事呢?一起來看看小編給大家精心準備的資料，歡迎閱讀!

　　關(guān)于四大發(fā)明的小故事

　　指南針

　　指南針的發(fā)明是漢族在長期的實踐中對物體磁性認識的結(jié)果。古代中國人接觸了磁鐵礦，開始了對磁性質(zhì)的了解。人們首先發(fā)現(xiàn)了磁石引鐵的性質(zhì)。后來又發(fā)現(xiàn)了磁石的指向性。經(jīng)過多方的實驗和研究，終于發(fā)明了可以實用的指南針。

　　指南針輾轉(zhuǎn)傳入歐洲后在航海大發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮出不可替代的作用。但科學家清楚，最早解答“指南針為何能夠指南”問題的并不是中國人，而是英國科學家吉爾伯特。那么，中國發(fā)明指南針后對指南針理論作過什么樣的探討?吉爾伯特的理論是否及時傳到了中國?明末清初的“西學東漸”，又對中國指南針理論的發(fā)展有過哪些影響?上海交通大學科學史與科學哲學系教授關(guān)增建從2003年起開始著手研究這些基本上還是空白的問題。

　　“中國最早的指南針理論，是建立在陰陽五行學說基礎(chǔ)上的‘感應(yīng)說’。”關(guān)增建介紹，11世紀中葉時中國大科學家沈括還對指南針感到匪夷所思，他的《夢溪筆談》介紹了指南針的人工磁化方法、磁偏角的發(fā)現(xiàn)和指南針的架設(shè)方法，但對指南針為什么會指南卻沒有一點概念——“磁石之指南……莫可原其理!”隨后，文人學者們從陰陽五行學說出發(fā)，結(jié)合當時人們對大地形狀的認識，提出各種指南針理論。例如，最晚成書于宋代的《管氏地理指蒙》，首先提出如下邏輯：

　　“磁針是鐵打磨成的，鐵屬金，按五行生克說，金生水，而北方屬水，因此北方之水是金之子。鐵產(chǎn)生于磁石，磁石是受陽氣的孕育而產(chǎn)生的，陽氣屬火，位于南方，因此南方相當于磁針之母。這樣，磁針既要眷顧母親，又要留戀子女，自然就要指向南北方向。”

　　關(guān)增建表示，從近代物理學的觀點來看，“蒙氏理論”完全異想天開，但從事物的屬性出發(fā)解釋其行為，在東西方科學史上都是常用的做法。中國古代陰陽學說昌盛，用陰陽學說闡釋指南針指南及“常微偏東”的原理，是再自然不過的事情。特別是，該理論認為磁石不同端面有不同屬性，它們決定磁針的指向，這種說法很容易啟發(fā)人們發(fā)現(xiàn)磁石的兩極，并進一步聯(lián)想到磁極與磁針指向之間的關(guān)系，從而為正確認識這一問題找到可能的途徑。

　　南宋人的指南針原理，仍認為“指南針之所指，即陽氣之所在”，只是圍繞磁偏角現(xiàn)象，立論依據(jù)更多轉(zhuǎn)向地理方位的坐標系統(tǒng)——中國古人認為地是平的、大小有限，這樣地表面必然有個中心，過該中心的那條子午線就是唯一的南北方向。南宋人曾三異等認為，一旦測量地點不在這條南北線上，指南針所指向自然“少偏”。到明代，有人假托南唐人著作指出，指南正針由大地方位系統(tǒng)決定，而偏角則由天體方位劃分系統(tǒng)所決定。關(guān)增建認為，這種說法“體現(xiàn)了傳統(tǒng)指南針理論在陰陽感應(yīng)學說和磁偏角的存在這一矛盾面前所表現(xiàn)出來的窘迫”。

　　明萬歷年間(公元1573～1620年)，傳教士來華，帶來西方的指南針理論、地球?qū)W說以及相關(guān)科技知識。受其影響，中國學者開始從新的視角探討指南針理論問題，在此過程中，陰陽五行的作用不斷淡化，力學角度的分析不斷增加，但吉爾伯特1600年提出的科學理論連西方學界都沒統(tǒng)一，更談不上入主東土。

　　傳教士中，1658年抵華的比利時耶穌會士南懷仁的指南針理論最系統(tǒng)，但他認為決定磁針指向的是地球的地理南北兩極本身，理論仍然局限在古代科學的范圍，而不像吉爾伯特認識到地球本身存在一個磁體。南懷仁理論在中國影響深遠，直到19世紀中葉，中國仍有學者用它解釋指南針問題。而此時，清末來華的傳教士已開始著手把西方近代磁學知識介紹給中國了。

　　先秦時代我們的先人已經(jīng)積累了許多這方面的認識，在探尋鐵礦時常會遇到磁鐵礦，即磁石(主要成分是四氧化三鐵)。這些發(fā)現(xiàn)很早就被記載下來了。《管子》的數(shù)篇中最早記載了這些發(fā)現(xiàn)：“山上有磁石者，其下有金銅。”其他古籍如《山海經(jīng)》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發(fā)現(xiàn)，《呂氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招鐵，或引之也。”

　　那時的人稱“磁”為“慈”他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。并認為：“石是鐵的母親，但石有慈和不慈兩種，慈愛的石頭能吸引他的子女，不慈的石頭就不能吸引了。”據(jù)說秦始皇統(tǒng)一六國后，在咸陽附近修阿房宮，宮中有一座門是用磁石做成，如果有人身穿盔甲，暗藏兵器，入宮行刺，就會被磁石門吸住。這個故事告訴我們，古代勞動人民很早就掌握了磁學知識。

　　漢朝以前人們把磁石寫做“慈石”，是慈愛石頭的意思。

　　既然磁石能吸引鐵，那么是否還可以吸引其他金屬呢?我們的先民做了許多嘗試，發(fā)現(xiàn)磁石不僅不能吸引金、銀、銅等金屬，也不能吸引磚瓦之類的物品。西漢的時候人們已經(jīng)認識到磁石只能吸引鐵(現(xiàn)在我們知道磁石還可以吸引鎳)，而不能吸引其他物品。

　　當把兩塊磁鐵放在一起相互靠近時，有時候互相吸引，有時候相互排斥。現(xiàn)在人們都知道磁體有兩個極，一個稱N極，一個稱S極。同性極相互排斥，異性極相互吸引。那時的人們并不知道這個道理，但對這個現(xiàn)象還是能夠察覺到的。

　　到了西漢，有一個名叫欒大的方士，他利用磁石的這個性質(zhì)做了兩個棋子般的東西，通過調(diào)整兩個棋子極性的相互位置，有時兩個棋子相互吸引，有時相互排斥。欒大稱其為“斗棋”。他把這個新奇的玩意獻給漢武帝，并當場演示。漢武帝驚奇不已，龍心大悅，竟封欒大為“五利”。欒大利用磁石的性質(zhì)，制作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。

　　地球也是一個大磁體，它的兩個極分別在接近地理南極和地理北極的地方。因此地球表面的磁體，可以自由轉(zhuǎn)動時，就會因磁體同性相斥，異性相吸的性質(zhì)指示南北。這個道理古人不夠明白，但這類現(xiàn)象他們很清楚。

　　指南針的始祖大約出現(xiàn)在戰(zhàn)國時期。它是用天然磁石制成的。樣子像一把湯勺，圓底，可以放在平滑的“地盤”上并保持平衡，且可以自由旋轉(zhuǎn)。當它靜止的時候，勺柄就會指向南方。古人稱它為“司南”，當時的著作《韓非子》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》中記載了司南的應(yīng)用，鄭國人采玉時就帶了司南以確保不迷失方向。

　　春秋時代，人們已經(jīng)能夠?qū)⒂捕?度至7度的軟玉和硬玉琢磨成各種形狀的器具，因此也能將硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石制成司南。東漢時的王充在他的著作《論衡》中對司南的形狀和用法做了明確的記錄。

　　司南是用整塊天然磁石經(jīng)過琢磨制成勺型，勺柄指南極，并使整個勺的重心恰好落到勺底的正中，勺置于光滑的地盤之中，地盤外方內(nèi)圓，四周刻有干支四維，合成二十四向。這樣的設(shè)計是古人認真觀察了許多自然界有關(guān)磁的現(xiàn)象，積累了大量的知識和經(jīng)驗，經(jīng)過長期的研究才完成的。司南的出現(xiàn)是人們對磁體指極性認識的實際應(yīng)用。

　　但司南也有許多缺陷，天然磁體不易找到，在加工時容易因打擊、受熱而失磁。所以司南的磁性比較弱，而且它與地盤接觸處要非常光滑，否則會因轉(zhuǎn)動摩擦阻力過大，而難于旋轉(zhuǎn)，無法達到預期的指南效果。而且司南有一定的體積和重量，攜帶很不方便，這可能是司南長期未得到廣泛應(yīng)用的主要原因。

　　司南由青銅盤和天然磁體制成的磁勺組成，青銅盤上刻有二十四向，置磁勺于盤中心圓面上，靜止時，勺尾指向為南。

　　指南針是磁鐵做成的。磁鐵能吸鐵，通常稱為“吸鐵石”，古代稱為“慈石”因為它一碰到鐵就吸住，好一個慈祥的母親吸引自己的孩子一樣。后來，人們才稱它為“磁石”。

　　每塊磁鐵兩頭都有不同的磁極，一頭叫S極，另一頭叫N極。我們居住的地球，也是一塊天然的大磁體，在南北兩頭也有不同的磁極，靠近地球北極的是S極，靠近地球南極的是N極，也正是因為地磁極和地理兩級不完全重合，才出現(xiàn)了地磁偏角現(xiàn)象。我們知道，同性磁極相斥，異性磁極相吸引，所以，不管在地球表面的什么地方，拿一根可以自由轉(zhuǎn)動的磁針，它的N極總是指向北方，S極總是指向南方。

　　指南針是利用磁鐵的特性做成的，那么，世界上哪個國家最早發(fā)現(xiàn)磁鐵和它的特性的呢?

　　二千多年以前，也就是春秋戰(zhàn)國時候，中國已經(jīng)用鐵來制造農(nóng)具了。勞動人民在尋找鐵礦的時候，就發(fā)現(xiàn)了磁鐵，并且知道它能夠吸鐵。

　　中國古書《管子》上有這樣的記載：“上有慈石者，下有銅金。”“銅金”就是一種鐵礦。《管子》這部書產(chǎn)生在公元前三世紀，這說明中國最遲在公元前三世紀就知道磁石能夠吸鐵了。

　　秦朝時候，還有這樣有趣的傳說，秦始皇統(tǒng)一中國以后，在陜西咸陽造了一個很大的阿房宮，阿房宮中有一個磁石門，完全用磁鐵造成。如果有誰帶著鐵器想去行刺，只要經(jīng)過那里，磁石門就會把這個人吸住。

　　另外，根據(jù)古書記載，漢武帝時候，膠東有個欒大，獻給漢武帝一種斗棋。這種棋子一放到棋盤上，就會互相碰擊，自動斗起來。漢武帝看了非常驚奇。原來來大的棋子是用磁石做的，所以有磁性，能互相吸引碰擊，只是漢武帝不懂這個道理罷了。

　　古代民間常用薄鐵葉剪裁成魚形，魚的腹部略下凹，像一只小船，磁化后浮在水面，就能指南北。當時以此做為一種游戲。東晉的崔豹在《古今注》中曾提到這種“指南魚”。

　　北宋時，曾公亮在《武經(jīng)總要》載有制作和使用指南魚的的方法：“用薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚型，置炭火中燒之，侯通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，以尾正對子位，蘸水盆中，沒尾數(shù)分則止，以密器收之。用時，置水碗于無風處平放，魚在水面，令浮，其首常向午也。”這是一種人工磁化的方法，它利用地球磁場使鐵片磁化。

　　即把燒紅的鐵片放置在子午線的方向上。燒紅的鐵片內(nèi)部分子處于比較活動的狀態(tài)，使鐵分子順著地球磁場方向排列，達到磁化的目的。蘸入水中，可把這種排列較快地固定下來，而魚尾略向下傾斜可增大磁化程度。人工磁化方法的發(fā)明，對指南針的應(yīng)用和發(fā)展起了巨大的作用。在磁學和地磁學的發(fā)展史上也是一件大事。

　　北宋的沈括在《夢溪筆談》中提到另一種人工磁化的方法：“方家以磁石摩針鋒，則能指南。”按沈括的說法，當時的技術(shù)人員用磁石去摩擦縫衣針，就能使針帶上磁性。從現(xiàn)在的觀點來看，這是一種利用天然磁石的磁場作用，使鋼針內(nèi)部磁疇的排列趨于某一方向，從而使鋼針顯示出磁性的方法。這種方法比地磁法簡單，而且磁化效果比地磁法好，摩擦法的發(fā)明不但世界最早，而且為有實用價值的磁指向器的出現(xiàn)，創(chuàng)造了條件。

　　《夢溪筆談》是沈括(1031—1095年)所著的有關(guān)中國古代科學技術(shù)的著作，書中談到磁學和指南針的一些問題。他在《夢溪筆談》的補筆談中談到了摩擦法磁化時產(chǎn)生的各種現(xiàn)象：“以磁石摩針鋒，則銳處常指南，亦有指北者，恐石性亦不……，南北相反，理應(yīng)有異，未深考耳。”這是說，用磁石去摩擦縫衣針后，針鋒有時指南，也有時指北。從現(xiàn)在的觀點來看，磁石都有N和S兩個極，磁化時縫衣針針鋒的方位不同，則磁化后的指向也就不同。但沈括并不知道這個道理，他真實的記錄了這個現(xiàn)象并坦白承認自己沒有做深入思考。以期望后人能進一步探討。

　　火藥

　　火藥是中國漢族發(fā)明于隋唐時期，距今已有一千多年了。火藥的研究開始于古代道家煉丹術(shù)，古人為求長生不老而煉制丹藥，煉丹術(shù)的目的和動機都是荒謬和可笑的，但它的實驗方法還是有可取之處，最后導致了火藥的發(fā)明。恩格斯高度評價了中國在火藥發(fā)明中的首創(chuàng)作用：“現(xiàn)在已經(jīng)毫無疑義地證實了，火藥是從中國經(jīng)過印度傳給阿拉伯人，又由阿拉伯人和火藥武器一道經(jīng)過西班牙傳入歐洲。”火藥的發(fā)明大大的推進了歷史發(fā)展的進程，是歐洲文藝復興的重要支柱之一。

　　火藥的發(fā)明 煉丹家雖然掌握了一定的化學方法，但是他們的方向是求長生不老之藥，因此火藥的發(fā)明具有一定的偶然性。煉丹家對于硫磺、砒霜等具有猛毒的金石藥，在使用之前，常用燒灼的辦法“伏”一下，“伏”是降伏的意思。使毒性失去或減低，這種手續(xù)稱為“伏火”。唐初的名醫(yī)兼煉丹家孫思邈在“丹經(jīng)內(nèi)伏硫磺法”中記有：硫磺、硝石各二兩，研成粉末，放在銷銀鍋或砂罐子里。掘一地坑，放鍋子在坑里和地平，四面都用土填實。

　　把沒有被蟲蛀過的三個皂角逐一點著，然后夾入鍋里，把硫磺和硝石起燒焰火。等到燒不起焰火了，再拿木炭來炒，炒到木碳消去三分之一，就退火，趁還沒冷卻，取入混合物，這就伏火了。唐朝中期有個名叫清虛子的，在“伏火礬法”中提出了一個伏火的方子：“硫二兩，硝二兩，馬兜鈴三錢半。右為末，拌勻。

　　掘坑，入藥于罐內(nèi)與地平。將熟火一塊，彈子大，下放里內(nèi)，煙漸起。”他用馬兜鈴代替了孫思邈方子中的皂角，這兩種物質(zhì)代替碳起燃燒作用的。伏火的方子都含有碳素，而且伏硫磺要加硝石，伏硝石要加硫磺。這說明煉丹家有意要使藥物引起燃燒，以去掉它們的猛毒。雖然煉丹家知道硫、硝、碳混合點火會發(fā)生激烈的反應(yīng)，并采取措施控制反應(yīng)速度，但是因藥物伏火而引起丹房失火的事故時有發(fā)生。《太平廣記》中有一個故事，說的是隋朝初年，有一個叫杜春子的人去拜訪一位煉丹老人。當晚住在那里。半夜杜春子夢中驚醒，看見煉丹爐內(nèi)有“紫煙穿屋上”，頓時屋子燃燒起來。

　　這可能是煉丹家配置易燃藥物時疏忽而引起火災。還有一本名叫《真元妙道要略》的煉丹書也談到用硫磺、硝石、雄黃和蜜一起煉丹失火的事，火把人的臉和手燒壞了，還直沖屋頂，把房子也燒了。書中告戒煉丹者要防止這類事故發(fā)生。這說明唐代的煉丹者已經(jīng)掌握了一個很重要的經(jīng)驗，就是硫、硝、碳三種物質(zhì)可以構(gòu)成一種極易燃燒的藥，這種藥被稱為“著火的藥”，即火藥。由于火藥的發(fā)明來自制丹配藥的過程中，在火藥發(fā)明之后，曾被當做藥類。

　　《明熹宗實錄》：“天啟二年十二月二十日辛巳，援遼總兵毛文龍以登撫(袁可立)所遣管運參將黃胤恩、推官孟養(yǎng)志等發(fā)到糧餉并布疋、軍器、火藥等物，復蒙頒給 敕印、旗牌，授以援遼總兵便宜行事，具謝恩。”《本草綱目》中就提到火藥能治瘡癬、殺蟲，辟濕氣、瘟疫。火藥不能解決長生不老的問題，又容易著火，煉丹家對他并不感興趣。火藥的配方由煉丹家轉(zhuǎn)到軍事家手里，就成為中國古代四大發(fā)明之一的黑色火藥。

　　球狀火藥包扎在箭桿頭附近，點著引線以后，用弓箭將火藥射出去燒傷敵人。還有把火藥、毒藥，再加上一些瀝青、桐油等，做成毒球，點著以后，用弓箭射出，殺傷敵人是后來的“萬人敵”。到了宋朝，人們將火藥裝填在竹筒里，火藥背后扎有細小的“定向棒”，點燃火管上的火硝，引起筒里的火藥迅速燃燒，產(chǎn)生向前的推力，使之飛向敵陣爆炸，這是世界上第一種火藥火箭。以后又發(fā)明了火槍和槍，這些都是用竹管制成的原始管形火器，是近代槍炮的老祖宗。

　　造紙術(shù)

　　人們都知道蔡倫造紙，實際上，在東漢蔡倫大規(guī)模造紙之前，中國人就已經(jīng)發(fā)明了造紙術(shù)，20世紀在中國各地出土的許多西漢時期的古紙片，可以證明這一點。這并非否定蔡倫造紙之功，而是說蔡倫的造紙術(shù)并非是突然之間的發(fā)明，它有一個技術(shù)積累的過程。西漢時期出土的植物纖維紙，是蔡倫造紙的前身。蔡倫擴大了造紙原料的范圍，破布、魚網(wǎng)、樹皮、麻頭等都可以造紙，其中樹皮造紙更是他的發(fā)明。他的造紙工藝更為精細，造紙術(shù)到他這里，擺脫了紡織品附庸的地位——此前都是利用紡織之后拋棄的副產(chǎn)品來造紙的，蔡倫將造紙發(fā)展為一種獨立的工藝。

　　東漢和帝元興元年(公元105年)，蔡倫在總結(jié)前人制造絲織晶的經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，用樹皮、破漁網(wǎng)、破布、麻頭等作為原料，制造成了適合書寫的植物纖維紙，改進了造紙術(shù)，才使紙成為人們普遍使用的書寫材料。被稱為“蔡侯紙”。對紙的概念有個統(tǒng)一認識。什么樣的物品叫“紙”。

　　在古代，埃及有紙草紙，歐洲有羊皮紙，中國歷史上有絲絮紙和作書寫用的縑帛紙和蔡侯紙，其中只有植物纖維制造的蔡侯紙對世界造紙業(yè)的發(fā)展及人類文化的傳播具有深遠影響，其基本工藝一直沿用至今。根據(jù)史書記載和后人研究，蔡倫造紙術(shù)的基本點，歸納起來就是用植物纖維為原料，經(jīng)過切斷，漚煮、漂洗、舂搗、簾抄、干燥等步驟制成的纖維薄片。

　　沒有經(jīng)過造紙基本步驟處理的纖維薄片，不具備紙的基本性能，就不能稱之為中國古代傳統(tǒng)概念上的紙。世界上最早的紙是埃及的紙莎草紙，而歐洲中世紀則普遍使用羊皮紙，這兩種紙因為原料單一，改進余地有限，被使用復數(shù)種類材料的中國紙所取代。

　　活字印刷術(shù)

　　北宋發(fā)明家畢昇發(fā)明了活字印刷，改進雕版印刷這些缺點。他總結(jié)了歷代雕版印刷的豐富的實踐經(jīng)驗，經(jīng)過反復試驗，在宋仁宗慶歷年間(公元1041-1048)制成了膠泥活字，實行排版印刷，完成了印刷史上一項重大的革命。畢升的方法是這樣的：用膠泥做成一個個規(guī)格一致的毛坯，在一端刻上反體單字，字劃突起的高度象銅錢邊緣的厚度一樣，用火燒硬，成為單個的膠泥活字。

　　為了適應(yīng)排版的需要，一般常用字都備有幾個甚至幾十個，以備同一版內(nèi)重復的時候使用。遇到不常用的冷僻字，如果事前沒有準備，可以隨制隨用。為便于揀字，把膠泥活字按韻分類放在木格子里，貼上紙條標明。

　　排字的時候，用一塊帶框的鐵板作底托，上面敷一層用松脂、蠟和紙灰混合制成的藥劑，然后把需要的膠泥活字揀出來一個個排進框內(nèi)。排滿一框就成為一版，再用火烘烤，等藥劑稍微熔化，用一塊平板把字面壓平，藥劑冷卻凝固后，就成為版型。印刷的時候，只要在版型上刷上墨，覆上紙，加一定的壓力就行了。

　　為了可以連續(xù)印刷，就用兩塊鐵板，一版加刷，另一版排字，兩版交替使用。印完以后，用火把藥劑烤化，用手輕輕一抖，活字就可以從鐵板上脫落下來，再按韻放回原來木格里，以備下次再用。畢升還試驗過木活字印刷，由于木料紋理疏密不勻，刻制困難，木活字沾水后變形，以及和藥劑粘在一起不容易分開等原因，所以畢升沒有采用。

　　畢升的膠泥活字版印書方法，如果只印二三本，不算省事，如果印成百上千份，工作效率就極其可觀了，不僅能夠節(jié)約大量的人力物力，而且可以大大提高印刷的速度和質(zhì)量，比雕版印刷要優(yōu)越得多。現(xiàn)代的凸版鉛印，雖然在設(shè)備和技術(shù)條件上是宋朝畢升的活字印刷所無法比擬的，但是基本原理和方法是完全相同的。

　　活字印刷的發(fā)明，為人類文化做出了重大貢獻。這中間，中國的平民發(fā)明家畢升的功績不可磨滅的。可是關(guān)于畢升的生平事跡，人們卻一無所知，幸虧畢升創(chuàng)造活字印刷的事跡，比較完整地記錄在北宋著名科學家沈括的名著《夢溪筆談》里。

　　1965年，浙江溫州出土一件印本殘頁《佛說觀無量壽佛經(jīng)》，經(jīng)有關(guān)專家考證認定為是畢升之后大約50年(1103)北宋時期的泥活字印本，應(yīng)是迄今發(fā)現(xiàn)存世最早的活字印刷品。