四大發(fā)明講解人：XX四大發(fā)明是中國古代創(chuàng)新的智慧成果和科學(xué)技術(shù)，包括造紙術(shù)、指南針、火藥、印刷術(shù)。四大發(fā)明的說法，源自英國漢學(xué)家李約瑟?！改厢?目錄01.產(chǎn)生背景02.03.04.發(fā)展歷史早期形制結(jié)語2產(chǎn)生背景013產(chǎn)生背景地球是一個大磁體。地球的兩個極分別在接近地理南極和地理北極的地方。地球表面的磁體，當(dāng)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，古人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)。4磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)先秦時代的中國勞動人民已經(jīng)積累了對磁現(xiàn)象的認識，在探尋鐵礦的時候，常常遇到磁鐵礦，即磁石（主要成分是四氧化三鐵——化學(xué)式Fe3O4，別名氧化鐵黑、磁鐵、吸鐵石，為具有磁性的黑色晶體，故又稱為磁性氧化鐵）?！豆茏印返臄?shù)篇中早已記載了這些發(fā)現(xiàn)：“山上又磁石者，其下有金銅?！薄渡胶＝?jīng)》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早被人發(fā)現(xiàn)，《呂氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招鐵，或引之也?！?磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)古人稱“磁”為“慈”。古人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?！睗h以前古人把磁石寫成“慈石”，是慈愛石頭的表達。到了西漢，有一個名叫欒大的方士，他利用磁石的特性做了兩個像棋子的東西，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(dāng)場演示。漢武帝驚奇不已，龍心大悅，竟封欒大為“五利將軍”。古人稱“磁”為“慈”。古人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?！睗h以前古人把磁石寫成“慈石”，是慈愛石頭的表達。到了西漢，有一個名叫欒大的方士，他利用磁石的特性做了兩個像棋子的東西，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(dāng)場演示。漢武帝驚奇不已，龍心大悅，竟封欒大為“五利將軍”。6發(fā)展歷史027據(jù)《古礦錄》記載最早出現(xiàn)于戰(zhàn)國時期的磁山一帶。指南針的前身是中國古代四大發(fā)明之一的司南。據(jù)1982年3月，《光明日報》報道：磁山（在今河北省邯鄲市武安）是我國四大發(fā)明之一指南針的發(fā)源地。據(jù)《古礦錄》記載：《明史地理志》稱：“磁州武安縣西南有磁山，產(chǎn)磁鐵石?！盵2]又《明一統(tǒng)治》稱：“磁州武安縣西南有磁山，產(chǎn)磁鐵石。又《古礦錄》記載：《明一統(tǒng)治》稱：磁山，在縣西南30里，土產(chǎn)礦石，州名取此。磁山，指南針的故鄉(xiāng)。戰(zhàn)國時期8典籍記載有關(guān)指南針的事情和典籍作者，全都在古代邯鄲為中心的燕趙文化區(qū)域內(nèi)；在可考典籍范圍內(nèi)記載的中國古代指南針，全都是用天然磁石磨制而成；且根據(jù)先秦典籍記載，產(chǎn)天然磁石的只有武安磁山（今河北省邯鄲市武安）。在春秋戰(zhàn)國時期有可能制造司南的地方，只能在以邯鄲為中心的燕趙文化區(qū)域內(nèi)，武安極有可能就是指南針的故鄉(xiāng)。戰(zhàn)國時期9早期形制03在中國的方位文化中經(jīng)歷了從天文學(xué)方法定位再以磁學(xué)方法制成司南，最后由司南演變成指南針的三個階段，隨之而來的是測定方位技術(shù)的不斷完善。10司南是最早的磁性指向器?！八灸稀敝Q，始于戰(zhàn)國（公元前475年—公元前221年），終止于唐代（公元618年—公元907年）。因為司南古義不斷演化，使它與一系列的古代發(fā)明結(jié)下了不解之緣。記載司南的最早的文獻是《鬼谷子》，其中寫道：“鄭人之取玉也，必載司南之車，為其不惑也?！?謀篇)從《鬼谷子》中的記載可以看出，鄭人去“取玉”，必須要帶上司南，就是為了避免方向的迷失。早期形制11在提到司南的文獻中，王充的記述是最重要的，他明確指出：“司南之杓，投之于地，其柢指南?！?是應(yīng)篇)其中的“杓”是指勺子。具備這種“指南”性能的司南，應(yīng)是磁性指向器。但是，這里的“地”是指古代械盤中的“地盤”。械盤是秦漢時期發(fā)明的，用于游戲或占卜。在“地盤”的四周刻有24個方位，中心刻有象征北斗七星的標(biāo)志。中國現(xiàn)代著名的科技史家和文物復(fù)制專家王振鐸曾依據(jù)這些記載成功地復(fù)原了漢代的司南司南12此司南模型(王振鐸復(fù)原)勺形司南尚無實物出土，但漢代畫像石上，有類似勺形司南形象的畫面(如圖2所示)，這表明王充的記載應(yīng)該是可信的。在這幅石像中，可看到，畫面主體是魔術(shù)師和雜技演員在表演，上面一行人是貴族觀眾，右上角的小方臺上放著一個疑似司南的長柄匙，一個人在跪著觀察它。司南13此模型藏于蘇黎世里特堡博物館的漢代石浮雕(本圖引自李約瑟《中國科學(xué)技術(shù)史·物理學(xué)卷》)從所留下的材料看，利用磁石指極性的司南就是磁性指向器具有的最早的形制。司南140102磁體定向裝置的出現(xiàn)，就使人從靠觀察天體定向的被動性轉(zhuǎn)向靠地磁定向的主動性。人類最早的磁體定向裝置，是以天然條狀磁石制成的司南，它出現(xiàn)后在中國戰(zhàn)國末期(前三世紀(jì))而在漢代得到進一步的發(fā)展。司南儀的出現(xiàn)具有重要歷史意義，因為它是以與天文定向原理截然不同的磁學(xué)原理制成的新型導(dǎo)向裝置，在任何天氣條件下都能晝夜工作，迅速指出方向，操作簡便易于攜帶。最初，“司南”指測影的表桿。如《韓非子·有度篇》說，“故先王立司南，以端朝夕。”“端朝夕”即正東西，引申為確定東西南北方向?！傲⑺灸稀眮碓从谝笊碳坠俏闹械摹傲⒅小焙蛻?zhàn)國時的“立朝夕”，它們的意思都是立表以測日影。司南15磁勺磁勺是一種天然磁石琢成的勺形指向器，當(dāng)它被發(fā)現(xiàn)的時候，其狀取法北斗七星，名稱則沿用“司南”。古文“司南”可以推定為磁勺的至少有《鬼谷子》、《論衡》、《玄覽賦》、《飄賦》四項記載。《宋書·禮志》引《鬼谷子》曰：“鄭人取玉，必載司南，為其不惑也?！薄豆砉茸印ぶ\篇》至遲成書于西漢，或許是先秦之書，其中關(guān)于“鄭人取玉，必載司南”的傳說，暗示了磁勺與玉器業(yè)的聯(lián)系，甚難加工的磁勺應(yīng)是玉工高手的杰作。東漢王充的的《論衡·是應(yīng)篇》說：“司南之勺，投之于地，其柢指南?！本渲械摹暗亍币话憬忉尀椤暗乇P”，也可能是“池”字誤寫。這句話應(yīng)釋為：勺狀的司南，放在“地盤”上（或投入盛有適量液體（如水銀）的容器中），它的勺柄必然自動指向南方。此后，梁元帝蕭繹的《玄覽賦》說：“見靈烏之占巽，觀司南之候離?！碧祈f肇的《飄賦》說：“挹酒漿，則仰惟北（北斗）而有別；充玩好，則校司南以為可?！痹俅谓榻B了司南（磁勺）的功用和形狀。16磁勺磁勺的實物雖然迄今尚未發(fā)現(xiàn)，但與此有關(guān)的文物至少有兩件。一是瑞士蘇黎世的Rietberg博物館中所藏的一塊公元114年的東漢畫像石，其右上角有一人正在觀測一件可能是“司南之勺”的東西。二是那志良《玉器通釋》上冊著錄的一件“司南佩”古玉器，此玉“長不過寸許，一端琢成一個小勺，一端琢成一個圓形的小盤，中間有一個橫穿?！薄八灸吓濉钡闹谱髂甏幻?，推測為唐代之物。除了上述的表桿和磁勺之外，司南又是指南車、指南舟和報時刻漏的代稱。晉人葛洪所作的《西京雜記》中提到的“司南車”即半自動機械裝置指南車?！端螘ざY志》記載：“晉代又有指南舟?！蹦铣螘P的《奉和登景陽山》詩吟道：“奔鯨吐華浪，司南動輕枻?！痹娭械乃灸霞粗富始覉@池中的指南舟，可是，“指南舟”究竟怎樣導(dǎo)航，至今依然是一個迷。唐代大詩人杜甫的詠《雞》詩云：“氣交亭育際，巫峽漏司南?！币庵^夜半零時正，詩人恰聞司南的報時之聲。17磁針指南針的發(fā)明應(yīng)當(dāng)是在一個很漫長的時間中，慢慢地改進的結(jié)果，而不同時期的形式，應(yīng)以不同的形式出現(xiàn)。唐代堪輿家的活動相當(dāng)活躍，并開始強調(diào)方向的選擇，尋找比磁勺更方便的指向器成了當(dāng)務(wù)之急。于是指南鐵魚或者蝌蚪形鐵質(zhì)指向器及水浮磁針應(yīng)運而生。18磁針活動于唐開元年間（713—741年）的山西堪輿家丘延瀚，被后世堪輿家推崇為堪輿術(shù)三針（正針、縫針和中針）中最早出現(xiàn)的正針法的創(chuàng)始人。明代雅好科技的寧獻王朱權(quán)則在其《神機秘籍》中說：“針法古無所傳，自昔玄真始制?！毙婕刺拼憬鹑A道家張志和（約730—約810年），他的道號叫玄真子，所著《玄真子》十二卷，殘存三卷。從這殘卷中知道他頗好物理，但未找到與指南針或針法直接有關(guān)的記載。然而，這個道號不禁使人聯(lián)想到舊題晉崔豹所作的《古今注》中把蝌蚪稱為“玄針”。其文曰：“蝦蟇子，曰蝌蚪，一曰玄針，一曰玄魚，形圓而尾大，尾脫即腳生?！笔兰o(jì)時馬縞的《中華古今注》中也有類似的記載。這項記載似乎把磁針與指南魚的發(fā)明和應(yīng)用從形狀和性能上聯(lián)系到了一起。19磁針活動于唐開元年間（713—741年）的山西堪輿家丘延瀚，被后世堪輿家推崇為堪輿術(shù)三針（正針、縫針和中針）中最早出現(xiàn)的正針法的創(chuàng)始人。明代雅好科技的寧獻王朱權(quán)則在其《神機秘籍》中說：“針法古無所傳，自昔玄真始制?！毙婕刺拼憬鹑A道家張志和（約730—約810年），他的道號叫玄真子，所著《玄真子》十二卷，殘存三卷。從這殘卷中知道他頗好物理，但未找到與指南針或針法直接有關(guān)的記載。然而，這個道號不禁使人聯(lián)想到舊題晉崔豹所作的《古今注》中把蝌蚪稱為“玄針”。其文曰：“蝦蟇子，曰蝌蚪，一曰玄針，一曰玄魚，形圓而尾大，尾脫即腳生?！笔兰o(jì)時馬縞的《中華古今注》中也有類似的記載。這項記載似乎把磁針與指南魚的發(fā)明和應(yīng)用從形狀和性能上聯(lián)系到了一起。20磁針五代亂世的《管氏地理指蒙·釋中第八》曰：磁針“體輕而徑所指必端應(yīng)一氣之所召，土曷中而方曷偏，較軒轅之紀(jì)，尚在星虛丁癸之躔”。軒轅黃帝時代的磁偏角，作者以為尚在“星（午）虛（子）丁癸”方向，而當(dāng)時“針指坎離定陰陽之分野，格偏壬丙探僭越之津涯”。偏角變?yōu)槟掀珫|15°。21磁針由于堪輿術(shù)的神秘性，中國唐宋堪輿著作在流傳中又相互影響，有所增刪，要從眾多早期堪輿著作中理出磁針、磁偏角以至羅盤的發(fā)明、發(fā)現(xiàn)年代，誠非易事，然而，北宋司天監(jiān)楊惟德于慶歷元年（1041年）奉命編撰的相墓大全《塋原總錄》卷一位磁偏角的發(fā)現(xiàn)訂定了下限。書中說：“客主的取，宜匡四正以無差，當(dāng)取丙午針，于其正處，中而格之，取方直之正也?！边@里明確地記載了“丙午針”，即后世沈括在《夢溪筆談》卷二十四中所說的磁針“常微偏東，不全南也”。在西方，直到13世紀(jì)才知道磁針偏南。1429年哥倫布（ChristopherColumbus，1451—1506年）橫渡大西洋時，正式測到磁偏角現(xiàn)象。22磁針中國發(fā)現(xiàn)了元代水浮法指南針瓷碗。1959年，在遼寧旅順甘井子元代墓葬中出土了兩件磁州窯白釉褐花大碗，大碗內(nèi)底部彩繪兩個同心圓，圓內(nèi)繪并排的三點，中間一線相連。乍看此圖形似一個不規(guī)則的“王”字，故被稱為“王字紋碗”。碗外底圈足內(nèi)又墨書一個“針”字。經(jīng)科技史學(xué)家王振鐸先生研究證實，這種碗就是航海時指示方向所用的針碗。它的使用方法是這樣的：針碗的水面上漂著穿在浮漂上的磁針，碗內(nèi)底的“王”字形標(biāo)志則有助于標(biāo)明方向。先將“王”字中的細道與船身中心線對直，如船身轉(zhuǎn)向，磁針便和該細線形成夾角，從而顯示航向轉(zhuǎn)移的角度。類似的碗在江蘇丹徒照臨村元代窖藏和河北省磁縣漳河故道元代沉船內(nèi)都有發(fā)現(xiàn)。23羅盤01磁針問世后，先后用于堪輿和航海。為了使用方便，讀數(shù)容易，加上磁偏角的發(fā)現(xiàn)，對指南針的使用技巧提出了更高的要求，方家首先將磁針與分度盤相配合，創(chuàng)制了新一代指南針——羅盤。02不過有些場合，碗中的水浮磁針仍在使用，故沈括《夢溪筆談》卷二十四稱“水浮多蕩搖”。江蘇、河北和遼寧旅大曾出土元代的不帶刻度的指南針專用針碗。當(dāng)航船還在使用浮針加針碗時，堪輿羅盤卻遠遠地跑到了前面。考古資料表明，堪輿家選擇墓穴采用二十四向表示法大約始于唐末。南唐何溥主持建徽城，看風(fēng)水時也用二十四向表示法。何溥所撰的《靈城精義》“理氣章正訣”中說，“地以八方正位，定坤道與輿圖，故以正子午為地盤，居內(nèi)以應(yīng)地之實?！?3天以十二分野，正躔度之次舍，故以壬子丙午為天盤，居外以應(yīng)天之虛?！弊髡摺r代不明的《九天玄女青囊海角經(jīng)》“理氣篇”中有一段幾乎相同的文字，兩者應(yīng)同出一源。0424羅盤羅盤古稱“地螺”、“地羅”。南宋曾三聘的《因話錄》（作于公元1200年前后）“子午針”條說：“地螺，或有子午正針，或用子壬丙午間縫針?！痹甘墙髋R江俯峽江（今江西西清江）人。離峽江不遠的江西臨川，于1985年出土了世界上最早的堪輿旱羅盤模型，正可與《因話錄》的記載相互印證。1985年5月，江西臨川南宋朱濟南墓（葬于1198年）出土了座底墨書“張仙人”的瓷傭一式兩件。風(fēng)水先生“張仙人”傭，左手抱一羅盤。值得注意的是，該羅盤的磁針與水羅盤的磁針根本不同，中部增大呈菱形，菱形中央有一明顯圓孔，明確現(xiàn)象地表示這是一種用軸支承的旱羅盤。25羅盤中國的磁針和羅盤先后經(jīng)由陸水兩路西傳，曾給人類的文明的進程帶來重大的影響。以前史學(xué)界認為磁針在水中的水羅盤與指南針一脈相承，是中國的發(fā)明，但旱羅盤是歐洲所發(fā)明，16世紀(jì)才經(jīng)由日本船傳入中國。而今臨川羅盤證明：旱羅盤的發(fā)明權(quán)也屬于中國。26結(jié)語0427結(jié)語旱羅盤后來經(jīng)