封建社会铁器时代的创造发明

①高超钢铁冶炼技术的发明

远在奴隶制时代的古希腊就已经使用铁制工具，但采用的“块炼铁”冶炼技术十分落后，产量很低，质量很差，因这种铁器含碳量低，质地很软，作为工具应用于生产时效率很低。我国春秋末期，已经广泛使用生铁冶炼技术，这种生铁是铁矿在 1150℃～1300℃的高温下冶炼出来的，出炉时呈液态

（古希腊的呈固态），可以连续生产，还可铸成形，这种生铁所制的铁器工具，无论在数量上和质量上都远比古希腊的“块炼铁”所制的铁器工具为优。这种高超的冶铁技术在长达 1000 多年的时间里，在世界上一直处于遥遥领先的地位。与冶铁技术有密切联系的是炼钢技术的发明。考古发现证实，最早的钢件是用块炼铁反复锤打渗碳而成的，后又发明了更高超的“百炼钢法”、“炒钢法”和“灌钢法”3 种炼钢技术。因为钢铁冶炼同燃料有着密切的关系，我国还是世界上最早发明用煤炼铁的国家。在河南巩县铁生沟汉代冶铁遗址中，就出土了煤炭，证明在西汉时期我国就已经广泛地用煤炼铁了。据

《马可·波罗游记》中记载，欧洲直到 16 世纪才开始以煤炼铁，比我国晚了

3 个世纪。

②精湛的纺织技术的发明

这一时期已发明丝、麻、毛、棉等四大纺织系列技术，生产出了丝、麻、毛、棉等四大纺织品。其中丝织品最早，麻织品和毛织品次之，棉织品出现最晚。但棉织品的纺织技术发展最快，这要归功于宋末著名的女织棉技术革新家黄道婆，她发明的皮辊式、锯齿式轧棉机取代了手剖或铁杖擀棉，大大提高了工效，比欧洲早 500 年。她发明椎弓可把棉絮弹松，杂质去除，起到了清棉作用，为后面纺纱、织布工序的工艺流程的开展创造了条件。她在纺织机具改革发明中最大的贡献，是把原来流行的手摇式纺车改为脚踏式纺车，把单维式纺车改为三维式纺车。这不仅节省了人力，还能提高功率 3 倍。

③历史悠久的农业方面的创造发明

创立了“以农为本”、“以农立国”的思想体系，发明并发展了耕、耙、种、锄、粪、灌、收等各个生产环节的科学生产技术。发明了各种农作物以及蔬菜、林木、药材等的种植、保护等栽培技术和贮藏、利用的方法。发明了一系列的提高农业劳动生产率的农业机具。如西晋刘景宜的“一牛转八磨” 的“牛转连磨”和东汉杜诗的“水排”等。在农田水利工程方面，首创了“人

工自流灌溉系统”，如李冰父子设计修建的“都江堰”，郑国设计修建的“郑国渠”及史禄领导修建的“灵渠”等，不但能自流灌溉，还能起到防洪、合理分配洪水和枯水季节流量、有效防止或减轻农业水旱灾害的作用，使受益地区成为“沃野千里、无凶年”的富饶的“天府之国”。有的如秦代的“灵渠”还能行船，因它是一条长 15 多公里，宽约 5 米的渠道，把长江水系的湘江同珠江水系的漓江连通起来，这在世界航运史上，不能不说是一大发明创造。

①独具风格的中医药技术的创造发明

随着医药学基本理论的不断发展，在疾病症状的诊断和治疗、针灸、养生之道等方面，均有不少方法的发明，这些在中医药巨著《黄帝内经》和《伤寒杂病论》中均有记载，此外在《脉经》、《黄帝三部针灸甲乙经》、《肘后方》、《诸病源候论》、《千金方》、《神农本草经》、《本草纲目》等著作中也有记载。特别值得一提的是这一时期的“人痘接种法”预防天花的发明在英国人琴纳 1796 年发明“牛痘接种法”之前，为天花的预防开辟了一条有效途径，在世界医学史上占有重要的地位。这种“人痘接种法”很快传向世界。

⑤富有东方色彩的天文仪器的创造发明

有文字记载的用来观测天体方位的发明恐怕首推西汉的民间天文学家落下闳发明的浑天仪和示范用的浑天象（即天球仪），稍后就是东汉大科学家张衡发明的水运浑象仪，即用水转动的浑天仪。为了使浑象仪能按时自行转动，张衡利用当时已经掌握的机械方面的技术，创造性地把它同计时用的“滴漏”巧妙地联系起来。由于以漏水为原动力并利用“滴漏”的等时性，通过齿轮系统的转动，使浑象仪每日均匀绕轴旋转一周，自动把天象演示出来。人们只需要在室内观察浑象仪，就能准确地知道室外天空什么星从东方升起，什么星已到中天，什么星要向西方下落等等。由于它能比较准确反映实际的天象，使世人惊羡不已。张衡之后的唐代李淳风又改进发明了一架新型的浑天黄道铜仪，僧一行和梁令瓒设计制造了黄道游仪，不仅发展了张衡水运浑象原理，还安装了自动报时器。宋代苏颂、韩公廉等人，发明了水运浑象台，利用一套齿轮在漏壶流水的推动下，使仪器经常保持恒定的速度和天体运动一致，既能演示天象，又能观测天象，被誉为世界上最早的“天文钟”。此后元代郭守敬又发明了简仪。

⑥享有“数学之乡”盛誉的数学科学的创造

春秋战国时代数学科学创立的“十进位制”筹算计数法是在“十进位制” 基础上的进一步创造与发展。现在世界上用阿拉伯数码的“十进位制”最初起源于印度，但从考古资料来看，古文物中所见到最早的印度十进位制数码，要比中国晚 1000 多年！马克思对此作了极高的评价，誉之为人类“最妙的发明之一”。汉代数学专著《九章算术》中数学上的创造性贡献可从算术、代数和几何三方面来考察。算术方面创立了系统的分数四则运算，各种比例问题，“盈不足”问题和一些数学难题的分析解题方法，它是世界上最早阐述发明分数运算方法的著作。代数方面创立有联立一次方程的解法，正负概念的引入，正负数加减法则的引入，开平方、开立方的计算法，一般二次方程的解法等。其中系统化的联立一次方程的解法，是我国古代数学最杰出的创造之一，比欧洲要早 1500 年左右，比印度早 500 年左右。几何方面有主要为适应当时筑城、筑堤、开沟、丈量土地、计算田亩，以及建筑各种形式的粮

窖等实际需要，要求计算面积和体积，而创立的几何学。因为计算面积就要涉及正方形、长方形、三角形、矩形、弓形、圆形、椭圆形等形状，计算体积就要涉及立方体、长方体、角锥体、圆柱体、方台、长方台等，其主要特点是同实际结合得非常紧密。南北朝时代的祖冲之创立圆周率的计算方法，得出小数点后六位的准确结果，在世界上一直领先了 1000 年之久，宋、元时代著名的数学家沈括、泰九龙、李治、杨辉、朱世杰等创立了高次方程的解法，多元高次方程组的消元法，联立一次同余式解法等比欧洲早 400～800 年。在我国数学史上，除上述筹算创造外，还特别要提到的是珠算的发明， 15 世纪初，由于生产发展和社会需要，要求计算快速，因此出现了珠算和算

盘的发明，到公元 16 世纪万历年间，徐心鲁的《盘珠算法》和程大位的《算法统实》等著作讲述珠算方法，一直沿袭至今，再也没什么变化。明代才传入一衣带水的日本。

⑦预告西方资产阶级社会到来的四大发明

在辉煌灿烂的中国古代科学发明中，闪耀着四颗光彩夺目的巨星，这就是举世闻名的四大发明——指南针、火药、造纸术和活字印刷术。

首先说一下指南针的发明。相传在 4000 多年前的黄帝就已发明了指南车。这里所说的指南针，最早可追溯到战国时期发明的简便指南工具——司南。司南的发明表明我国首先发现了磁石的吸铁性和指极性，这在《山海经》、

《管子》、《淮南子》等古代典籍中均有记载。后又进一步发现钢铁在磁石上摩过或按一定方向放在地磁场中，也会产生磁性，而且还比较稳固，于是有了人造磁铁的产生，并以此为原料发明了新的测向仪器——指南鱼。指南鱼在利用地磁学的发展史上，的确是件了不起的创造。指南针就在这一基础上，把薄磁钢片改成细小的磁钢针而制成的，这在 11 世纪北宋年间就出现了，从沈括的《梦溪笔谈》中可以找到详细的记载。指南针的重大作用是用于航海，这在 11 世纪我国宋代就出现了。公元 1119 年宋人朱或的《萍洲可谈》里，就有在海船上应用指南针的记载，这是世界航海史上使用指南针的最早记录。宋元时代，由于对外贸易和海上交通的发达，指南针及其应用技术也随之外传。先是传到波斯及阿拉伯各国，后又传到欧洲，到 13 世纪初，欧洲的书籍上第一次提到指南针在航海上的应用，要比我国的有关记载晚100 多年。

一提起造纸，人们立即会联想到蔡伦，实际上东汉的蔡伦，并不是我国纸张的发明者，他只是后来改革制纸原料的能供大众使用的新型纸——“蔡侯纸”的发明者。我国最早的纸，也是迄今为止所知道的世界上最早的纸，当推 2000 多年前西汉的“灞桥纸”，这种纸是 1957 年在西安附近灞桥古墓

中发现的，故以此命名。公元 6 世纪后，我国的造纸术便陆续外传，东面传

到日本，西面经中亚、西亚、东非而传到欧洲。公元 8 世纪时，阿拉伯人学到了中国的造纸技术，于是此法又经由阿拉伯人传到非洲和欧洲。直到公元1150 年，西班牙才有了第一家造纸工场，比中国晚了 1200 多年。至于欧美

的其他国家掌握我国造纸技术并建立造纸工场的时间就更晚了，俄国是 1567

年，美国则是 1690 年的事了。

从印刷技术本身的发展历程来看，我国在发明活字印刷之前，主要是雕版印刷。活字印刷技术是在雕版印刷技术的基础上发明产生的。早在 1300 年前的隋代，我国在长期使用印章和拓石的基础上，发明了雕版印刷技术。据明代《河汾燕闲录》记载，这种雕版印刷技术开始于隋文帝开皇 13 年，即

公元 593 年。活字雕版印刷技术的发明堪称世界印刷史上的一次重大的突破，实现这一重大突破的是北宋优秀刻字工人毕升，他被誉为世界活字印刷技术的首创者。他在总结前人印刷经验的基础上，经过近 9 年的潜心研究探索，发明了胶泥活字，利用胶泥活字排版印刷的工艺流程与现代流行的铅字排版印刷的工艺流程完全相同。毕升作为一名普通的工人，他的这一重大发明并不为当时的人所重视，只是由于沈括在其《梦溪笔谈·活板》中作了详细记载，才流传至今而不致于湮没无闻。元代的王祯在毕升的基础上，又成功地创造了本活字印刷法，并将木活字按音韵排在他发明的可以旋转的转轮排字架上，使用这种排字架，工人便能在拣字过程中，通过旋转轮盘，使字就人，大大减轻了劳动量，节省了劳动时间，提高了劳动效率。王祯把他制造木活字，使用转轮排字的方法加以总结，以《造活字印书法》为题记载下来，作为其《农书》的附页’，这便成了世界上最早的活字印刷技术的专著。我国古代的印刷技术，特别是活字印刷技术的外传，在世界上产生了深刻而广泛的影响。雕版印刷技术大约在 8 世纪由我国传到日本，13 世纪传到埃及， 14 世纪开始传到欧洲，欧洲才开始有木板印刷术的图像。木活字印刷术在 14 世纪，由我国往东传到朝鲜、日本，往西传到高加索、小亚细亚和埃及的亚历山大城。欧洲的活字印刷技术是我国元代传去的，那里直到 15 世纪才有了

活字印刷。大约在公元 1450 年，德国人谷登堡依照中国活字印刷技术的原理，初步制成一种铅、锑、锡合金的活字，铸成拼音字母用于印刷，这比我国毕升发明活字印刷技术的时间，晚了 400 多年，比我国采用金属活字也要

晚 100 多年。

我国在唐代初年（公元 7 世纪），就已经发明了火药。初唐时期，在“药王”孙思邈的《丹经要诀》一书中，就记载了配制火药的方法。火药的重要作用不是作为鞭炮、礼花供节日吉庆之用，而是应用于军事，制造火药武器。我国最早的火药武器是火箭、火枪和火炮。简单的火炮在唐代末年就已经发明应用了。以往的■是石旁，因为它是用抛石机抛出石头，就像我们从电视

《三国演义》中看到的那样，火炮发明后“炮”字就改为火旁了，因为它是用抛石机发射装有火药的火球。到了宋代，火药武器有了迅速的发展，并应用于对西夏、辽、金、元的战争中。在公元 1044 年出版的军事百科全书式的著作——《经武总要》里，已经记载了许多复杂的火药配方，这比世界上任何国家的记录都早。1132 年一个叫陈规的人发明了火枪，继而又发明了突火枪，这是一种管形并装有子弹的火枪，13 世纪左右，这种火枪又由竹管改为金属管，称为“铳枪”。稍后，又发展为金属制造的管形火炮。到了元代出现的铜铸火铳，由于威力巨大而被誉为“铜将军”，现在中国历史博物馆还珍藏着元至顺三年（1332 年）的铜火铳，这是至今已发现的，世界上最古老的铜炮。到了明代还发明了原始的“导弹’和“两极火箭”，这在当时的确是一种令人瞠目结舌、威力无比的新式武器。我国火药在南宋时期，大约于公元 1225～1248 年，便开始以商人为媒介，传到阿拉伯各国。到了元代，我国火药武器的制造技术和使用技术，也传到了阿拉伯。14 世纪以后，我国制造、使用火药和火药武器的技术，才经阿拉伯传到欧洲。火药武器的制造和使用，不仅我国汉族早于欧洲，我国某些少数民族（例如彝族），也是早于欧洲的。

总之，对于指南针、造纸术、活字印刷术及火药这辉煌的四大发明，我国各族人民历来是引以自豪的，这从世界范围看，“四大发明”发明的时间

最早，在当时的水平最高，外传后在国际上的影响最大，特别是对欧洲文艺复兴时期科学文化的推动，生产技术的发展，以至社会政治的进步，都起到了巨大的作用。马克思在 1861～1863 年写的《政治经济学手稿》中有一段极其精辟的论述：“火药、指南针、印刷术——这是预告资产阶级社会到来的三大发明。火药把骑士阶级炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的说来变成科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”马克思把它们向西方的传播看成是推动西方社会发展，实现由封建社会向资本主义社会改革的强大力量。

16 世纪后，我国在科学技术上，与西方由落后迅速向先进转化的情况相反，逐渐由先进向落后转化了。究其原因，除政治制度限制了科学理论研究的发展外，主要是用来作为发明创造根据的科学理论大为落后了。尽管 16 世纪初～18 世纪初，我国出现了像李时珍（著《本草纲目》）、徐霞客（著

《徐霞客游记》）和宋应星（著《天工开物》）等伟大的科学家，但同西方文艺复兴后由哥白尼所开创的、伽利略奠基的、并为牛顿集其大成的近代科学理论体系相比，我国还是处于经验科学理论体系阶段，尽管也产生了诸如建在天坛的“回音壁”的发明，以及杂交蚕蛾法、炼铁联合作业法、湿蜡铸造法、花机织罗法、排除煤矿的瓦斯法等世界首屈一指的发明创造，但在经验科学体系的指导下，不可能产生划时代的重大发明创造了。18 世纪我国由于“重农抑商”的经济政策，“重文轻技”的文化政策、科技政策，“八股取士”的教育政策以及“闭关锁国”的外交政策，影响了社会经济和科学文化的发展，埋没和摧残了人才，阻碍了国际科学技术的交流，呈恶性循环态势，加之受列强侵略，因而在世界民族之林落伍了。新中国成立后，特别是党的十一届三中全会以来，我国的科学技术有了突飞猛进的发展，与西方发达国家在科学技术上的差距日趋缩小，某些领域已站在世界的前沿，成为这些领域科学技术的输出国之一。