『器』识中国：改变世界的四大发明

『四大发明』代表了古代中国先进的生产力，更是激发后世科技创新的源泉。『四大发明』在中国历史长河中如何产生？在人类文明进程中又扮演了怎样的角色？在传世文献与出土文物中，我们可以看到『四大发明』的前世今生。

孔子曰：“工欲善其事，必先利其器。”中国古代科技硕果累累，在这些伟大的创造中，“四大发明”无疑是具有世界影响力的科技“利器”。“四大发明”包括指南针、造纸术、印刷术和火药。这些发明最早出自英国科学家弗朗西斯·培根所著《新工具》一书，其中提到印刷术、火药和指南针“这三项发明已改变了全世界事物的面貌和状态……似乎没有任何帝国、宗教或显赫人物对人类事务比这些机械发明有更大的影响力”。马克思对培根的说法予以肯定，但二者都没有把这些伟大发明归功于中国。真正提出“四大发明”并强调它们是中国贡献的人，是英国科学家李约瑟。他在实地考察并研究中国科技史后，在火药、指南针、印刷术三大发明之外补充了造纸术，并对中国古代的科学技术大力称颂，让“四大发明”扬名四海。

妙握司南造化柄：指南针的前世今生

北斗星、司南、写意的太极阴阳鱼与网格化地球，组成了中国自主研发的全球卫星导航系统—北斗卫星导航系统的图标的主要部分。这些图案元素为我们讲述了古人对导航科技的探索历程。

司南是中国最早的磁性指向器。谈论司南的发明，要从古人对磁现象的发现说起。《吕氏春秋·精通》曰：“慈石召铁，或引之也。”可见战国时人已知磁石吸铁的特性。古人对磁铁指极性的发现，为司南的发明奠定了基础。战国末年，《韩非子·有度》记载，“故先王立司南，以端朝夕”，其中，“朝夕”指东、西方向，这是关于司南的最早文献记录。《鬼谷子·谋篇》也有“故郑人之取玉也，载司南之车，为其不惑也”的记录。东汉王充在《论衡》中说：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”科技史学家王振铎研究相关文献，并结合古人对北斗的崇拜，复原了司南模型。这一成果引起了很大的社会反响。李约瑟所著《中国科学技术史》引用了此模型，并指出，苏黎世利特堡博物馆所藏汉代画像石上的勺状物很可能就是司南。

随着古人磁学知识的增加和制造工艺的不断进步，人们利用磁石对铁针进行磁化，制造了指南针。关于指南针的最早记载见于北宋科学家沈括的《梦溪笔谈·杂志》，其曰：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。水浮多荡摇，指爪及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬为最善。其法：取新纩中独茧缕，以芥子许蜡缀于针腰，无风处悬之则针常指南。其中有磨而指北者。予家指南、北者皆有之。”沈括指出，指南针所指的方向不是正南而是略微偏东。这种现象在物理学中叫作磁偏角，这是世界上最早的有关磁偏角的记录。

指南针在航海事业上的使用，有一个循序渐进的发展过程。宋代朱彧《萍洲可谈》云：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦则观指南针。”这是世界上使用指南针航海的最早史证。到了元代，无论昼夜、阴晴都用指南针来导航，赵汝适《诸蕃志》云：“舟舶来往，惟以指南针为则。昼夜守视唯谨，毫厘之差，生死系焉。”

罗经盘由指南针发展而来，由磁针和方位盘组合而成。南宋时期，罗经盘已被广泛应用于航海活动。南宋吴自牧的《梦粱录》记载了罗经盘在航海时的重要作用：“风雨晦冥时，惟凭针盘而行，乃火长掌之，毫厘不敢差误，盖一舟人之命所系也。”在西方国家，为了克服战争中船机炮火的震动干扰，人们根据中国罗经盘设计了液体磁罗经。这是中西科技交流的结果。

无心插柳：不老丹与黑火药

火药的出现源自中国古代的炼丹术。炼丹术自先秦时期便已出现，在两晋时期尤其兴盛。在炼丹过程中，有时会出现爆炸现象，其产生的“副产品”就是火药。

炼丹家发现爆炸原理后的相关记载为火药的发明留下了文献依据。最晚至西晋时期，炼丹家已经掌握了火药的配方及预防爆炸的措施。9世纪的《真元妙道要略》记录了爆炸过程：“有以硫黄、雄黄合硝石并蜜烧之，焰起烧手、面及烬屋舍者。”其他文献如《诸家神品丹法》《铅汞甲庚至宝集成》《抱朴子·内篇》和《太上八景四蕊紫浆五珠降生神丹方经》中记载的实验均采取了预防起火或爆炸的措施。

火药的发明是技术的进步，也是理论的飞跃。火药的配伍主要依照阴阳学说，要求所用材料“阴阳”“性情”相配，同时吸收了传统中医学的“君、臣、佐、使”理论。其中的硝石和硫磺“阴阳”对立，是配方中的“君”和“臣”，炭素则是辅佐。从现代化学的角度看，三者就是氧化剂、还原剂和助燃剂。随着方剂的不断改良，火药威力逐渐增大，还出现了管型射击火炮等兵器。

火药的西传，改变了世界历史。诚如恩格斯所说：“现在已经毫无疑义地证实了，火药是从中国经过印度传给阿拉伯人，又由阿拉伯人和火药武器一道经过西班牙传入欧洲，并成为欧洲文艺复兴的重要支柱之一。”中国发明的火药走出丹炉，走向世界，完成了中西文明的碰撞与交接。

纸上烟云：造纸术的革故鼎新

说起造纸术，我们最熟悉的就是东汉时期“蔡伦造纸”的传说。这一传说源自范晔的《后汉书·蔡伦传》：“伦乃造意，用树肤、麻头及敝布、鱼网以为纸。元兴元年奏上之，帝善其能，自是莫不从用焉。”然而，自唐代以来就有人提出质疑：蔡伦之前是否已有纸的存在？近代以来，不断有出土文物证明，在蔡伦之前已经存在制作工艺较为粗糙的麻纸。

1933—1990年间，在新疆、陕西、甘肃、广东等地分别出土了西汉麻纸。其中，罗布淖尔纸、灞桥纸、金关纸、中颜纸、马圈湾纸和象岗纸的纸面上未有文字和图案，放马滩纸上绘有地图，悬泉纸上有文字，皆是迄今为止出土的最早的纸质文献。

学界就西汉纸的认定展开了激烈的讨论。潘吉星认为蔡伦以前已经有植物纤维纸的存在，年代可以上溯至西汉。钱存训分析了秦墓出土的竹简上的“纸”字，认为纸在西汉时代已经通行，不仅可用于衬垫和包裹，甚至可供绘制地图。王菊华则认为，纸需要经过剪切、沤煮和洗涤、舂捣、抄造成型和定型干燥，经过这样的工序，纸才可以代替缣帛作书写之用，具有必要的平整度和抗水性，而罗布淖尔纸、金关纸并没有经过正式的荡料抄造过程，只是“纸的雏形”。

不可否认，纸在蔡伦之前已经存在。前代麻纸即使未经舂捣、打浆等工序制造，纸质较为粗糙，也不能抹杀其存在的意义。谈论造纸术时，应当强调的是蔡伦的改造之功，同时尊重前人对造纸技术的筑基之业。蔡伦对生产工艺的改造，是造纸业的一次技术革新，加入了舂捣、打浆等制造环节的纸，更有利于书写和保存。另外，蔡伦还利用自身的特殊身份，运用敕令推行的方式，推广纸的生产技术，从而产生了巨大的社会效用。“蔡侯纸”的发明可被称为造纸历史上重要的里程碑。

在造纸术的推动下，抄本文献、书画艺术、名纸工艺的兴起为中国的文化事业写下了浓墨重彩的一笔。随着造纸技术的成熟，纸在三国至两晋时期已在社会上被广泛使用，至东晋时期，纸基本取代简牍。纸首先传至朝鲜、越南和日本，又逐渐向中亚、西亚及欧洲地区传播。轻薄耐用、价格低廉的植物纤维纸迅速取代了欧洲长期使用的羊皮纸等书写材料，极大地促进了欧洲文化、教育和科学的发展。纸作为文艺复兴、宗教改革的物质载体，深刻影响了西方文明。

刻本时NcUcsKsTC20lYLGB4YrsNNy1r/0395GCflsXiQwbFYs=代：雕版印刷与活字印刷

印刷术是继造纸术之后，对文化传播产生深远意义的又一伟大发明。现藏于大英博物馆、在甘肃敦煌莫高窟藏经洞发现的唐代王玠印造的《金刚经》，是世界上现存第一部标有年代（868年）的雕版印刷品，被誉为“世界印刷史和版画艺术的冠冕”。这件印刷品印制精丽，墨色鲜明，字形端正，点画了然，其雕版技术已趋于纯熟。显然，这并非雕版印刷初期所能达到的工艺水平，印刷术出现的时间应早在此本之前。

雕版印刷术的普及在传世文献中有确切记载。沈括《梦溪笔谈·技艺》云：“板印书籍，唐人尚未盛为之。自冯瀛王始印五经，已后典籍皆为板本。”可见，雕版印刷术在北宋时期已全面普及。雕版印刷术产生于何时，学界有两种说法：一说在唐以前，一说在唐代。第一种说法大多因文献误读所致，可以确定的是，雕版印刷术是在唐代发明。根据对传世文献如《册府元龟》《惠运律师书目录》《云溪友议》和敦煌所出咸通年间文献进行判断，可将雕版印刷术起源最迟定位于9世纪中期。

自1944年起，中国出土了5种唐代《陀罗尼经咒》印本，为雕版印刷术的断代提供了更为可靠的依据。学者宿白对这些印本的时代进行了排序，推测出目前年代最早的印本应为陕西西安造纸网厂工地唐墓出土的《大随求陀罗尼经》，其制作年代接近唐玄宗时期。辛德勇结合出土文献和密教在中国的传播情况，认为印刷术在中国产生的时间，不早于唐玄宗开元年间。这一时期，密教全面兴盛，印度的佛像捺印技术也传入中国，雕版印经不仅有助于信众积累功德，也推动了雕版印刷术的产生与发展。

雕版印刷术大大提高了文献传写的效率，但每印一页，必雕一块板，雕成一整部书，往往耗费颇高。北宋毕昇发明了活字印刷术，每个字一个字模，只要有一套活字，便可印多部书籍，较之雕版印刷更为经济。沈括《梦溪笔谈》对活字印刷的过程有详细记载。依沈括所述，毕昇发明的泥活字不仅印刷效率高，而且制作简便，即使有生僻字，也可旋即制成。然而毕昇所制泥活字及其泥活字印刷品都没有流传下来。现存世界上最早的活字印刷品，是出土于甘肃敦煌和内蒙古黑城遗址的西夏活字印刷品，晚于毕昇发明泥活字约1个世纪。现存最早的木活字实物是在敦煌莫高窟发现的1000多枚回鹘文木活字。学者通过对西夏和回鹘活字印刷品分析研究，对印刷术的西传时间进行判断：早在12—13世纪或更早，中国活字印刷术的思想和技术已经传到西域，并为其继续西传创造了深厚的文化和技术条件。

从指南针到北斗卫星导航系统，从火药到东风导弹，从造纸术、印刷术到电子信息时代，中国科技从古至今散发着源源不断的创新活力，延续其间的是中华民族自强不息的“方向感”。在新时代，中国科技还将如同“四大发明”一样，继续携手全球伙伴，共同开创一个更加美好、繁荣的未来。

范思晴，赣南师范大学文学院研究生。