宋代輝煌的科技成就：印刷術、指南針、火藥及其他

宋代的科學技術，在我國科技發展史上占有極重要的地位。中國古代舉世聞名的四大發明中，活字印刷術和指南針出現於這個時期，火藥的配方也在這時期臻於完善，獲得廣泛應用，並對歷史產生巨大的影響。

活字印刷術是北宋慶歷年間(1041-1048)，布衣畢昇發明的。宋代的印刷術主要是雕版印刷，刻工技術精良。但是，雕版費工費時，存放雕版又要占很多地方，這對印刷事業的發展有很大局限性。

畢昇可能是當時刻書中心杭州的一名刻工。他用膠泥制成一個個單字，經火燒使之變硬，按字的韻目排列在一格一格的木架上，印刷之前，先在一塊鐵板上放上鐵框，其中放置松香、蠟和紙灰，再按需要揀字排列在鐵框內。排好字後，即把鐵板置於火上加熱，使松香和蠟熔化，再用平板把活字壓平，冷卻後活字牢固地粘成一片，就可以印刷了。

如果原版不用，可以重新把蠟和松香燒化，揀出活字，以便重新排版時使用。

畢異發明的膠泥活字印刷術在北宋中期沒有得到推廣。據沈括《夢溪筆談》記載，畢昇死後，他的活字為沈括的隨從所得，並加以珍藏。沈括還把這一偉大發明記載了下來。到南宋末年，才有人用這種活字印刷術印成了朱熹的《小學》、《近思錄》等書。

畢昇的發明開創了近現代鉛字排印技術的先河，比歐洲谷騰堡的活字印刷要早四百年，被世界公認為古代最偉大的發明之一。

指南針的發明和應用於航海，也出現在北宋時期。

在宋代以前，我國古代勞動人民已經知道磁石具有指極性，並且制造了一種稱為“司南”的指向儀器。戰國時期的韓非子說“先王立司南以端朝夕”。

“司南”的指針像一把勺，用天然磁石磨制而成，置於平滑的刻有方位的“地盤”上，“共祗指南”。因為天然磁石在磨成指針時，容易因打擊、受熱而失去磁性，“司南”的磁性較弱，而它與“地盤”的摩擦力又比較大，因此，“司南”的指南效果比較差，長期未能廣泛應用。

到了宋代，人們創造了人工磁化的方法， 用天然磁石磨針鋒，利用天然磁石的磁場作用，使鋼針具有磁性。磁針的裝置，在宋代也創造了“水浮”、“縷懸”等辦法，以減少指針轉動時的摩擦力。其中有一種指南龜，把天然磁石安裝在一個木刻的龜腹內，在木龜腹下挖一個光滑的小穴，對準了放在頂端尖滑的竹釘子上。這種竹釘支點處的摩擦阻力很小，木龜可以自由轉動以指南。

這種指南龜，是後來出現的旱羅盤的先聲。一種可以準確指示方向的儀器，終於在北宋時期出現了。

指南針的發明，立即被應用於航海。從此，人們在茫茫大海上航行才能有更加準確的方向。指南針的發明和應用，也是宋代勞動人民對於人類的重大貢獻。

火藥雖然出現於宋代以前，但因為配方尚不完善，沒有獲得廣泛應用。在宋代，火藥配方有重大改進，其中硝的含量大大增加。唐代火藥中硫和硝的含量是1: 1, 宋代增加到1 :2, 甚至1 :3, 與後代黑火藥中硝占四分之三的配方相近。

在火藥中還加入其他易燃、 易爆及有毒原料，使火藥的威力大大增加。火藥在宋代也進入實用階段，被廣泛應用在軍事火器方面。北宋政府在開封設置“廣備攻城作”，制造各種戰爭物資，其中就有專門制造火藥的工廠。

宋代用火藥制造的兵器，有火箭、火炮、火槍等等。在北宋初年，就有馮繼升向宋太祖進獻火箭法。這種火箭，是在箭頭附近裝上用火藥制成的燃燒物，點燃後用弓射向敵營。

火炮是用拋石機把火藥制成的爆炸物拋向遠方，當時還沒有管狀大炮。北宋末年的抗金鬥爭中所出現的“霹靂炮”、“震天雷”等的火炮，大約也是用拋石機拋出的。

宋代制造的火炮，已成了軍隊的一項重要裝備。南宋末年的李曾伯說，荊淮一帶的宋軍有鐵火炮十多萬只。在廣西靜江（今桂林）的抗元鬥爭中，婁某所部250人最後擁一火炮點燃爆炸，一聲如雷霆的巨響，250人同歸於盡，月城為之崩塌，滿天煙氣，圍城的元兵也有許多被炸死。可見，當時火炮的威力已經相當大。

火槍是一種竹制管狀火器。南宋初年，德安（湖北安陸）守將陳規在抗擊金兵時，創造了一種“長竹竿火槍”，把火藥裝在長竹竿裏，臨陣時點燃發射以燒傷敵人。南宋末年，壽春府（安徽壽縣）制造的突火槍，以巨竹為筒，內安子窠，燃放後，子窠從竹筒中射出，聲聞百五十余步。

火槍的制造技術從南宋初到南宋末顯然有很大改進。這種安有子窠的突火槍，已經是近現代槍炮等管狀武器的先河。它的出現，是兵器發展史上一個重要的突破。

除了三大發明外，宋代科技的許多領域，都出現蔚然可觀的新成果。

在數學方面，我國古代解方程式的“開方法”邁進了一大步。北宋中期的數學家賈憲，制成一個二項定理系數表，稱“開方作法本源圖”，詳細列出各高次方展開式各項系數，並指出求這些系數的方法。17世紀歐洲出現的“巴斯加三角”，才得出同賈憲系數表相同的系數。

南宋末年，數學家秦九韶創造的“大衍求一術”，在世界數學史上也占有光輝的地位。在他所著《數書九章》中，系統地指出了用“大衍求一術”求解一次同余組的一般計算步驟，其方法正確而又嚴密。歐洲人直到500年後，對同一問題才有了較深入的研究。

可見，宋代的數學，在許多領域都在世界上居遙遙領先的地位。

同數學關系密切的天文學，宋代也獲得重大的成就。

在北宋時期，朝廷設立的司天監，集中了一批天文、歷法專門家，專門從事天文研究和歷法的推算。司天監曾先後五次對恒星位置進行大規模的觀測工作。其中元豐年間(1078-1085)所進行的第四次觀測的結果，南宋初曾由黃裳繪成天文星圖，後來又由王致遠刻石立於蘇州。這就是舉世聞名的蘇州石刻天文星圖。

這個星圖高達八尺，寬三尺半，刻星一千四百三十顆，以北極為中心，繪有三個同心圓，分別代表北極常顯圈、南極恒隱圈和赤道。有二十八條輻射線表示二十八宿距度。這個天文星圖，被公認為世界上最古的天文星圖之一。

對於新星和超新星的觀測，宋代獲得的成就也舉世矚目。宋仁宗至和元年(1054), 司天監觀測到天關客星爆發的情況。近幾十年來，天文學界已廣泛承認天關星附近的蟹狀星雲，就是至和元年爆發的超新星的遺跡。這個觀測記錄的科學價值，也得到廣泛的重視。

治平三年(1066)對哈雷彗星的觀測記錄，也成了研究歷史上哈雷彗星軌道的珍貴史料。

天文學的巨大成就，還表現在天文儀器的制造方面。北宋中期蘇頌的《新儀象法要》一書，詳細介紹了“渾儀”、“渾象”、“水運儀象臺”的創造方法，並附圖63種，是一部反映這時期我國天文儀器制造新水平的科學著作。

蘇頌和韓公廉等人合作制成的“水運儀象臺”，構造復雜精巧，規模宏大，高達36尺多，寬21尺，用水力推動，是世界上首創的水動天文鐘。

在醫藥學方面，宋代很重視各種醫藥書籍的修訂。北宋時先後修訂了《開寶本草》、《嘉祐本草》、《圖經本草》、《證類本草》、《本草衍義》等等。

其中的《圖經本草》系蘇頌整理而成，是我國現存最早的配有圖樣的本草書。

《證類本草》為北宋末年唐慎微私人修纂而成，收錄藥物1700多種，對各種藥物的禁忌也作了介紹，還收錄了許多單方。因為此書不僅總結了前人的成果，還進一步發展了前人的成果，曾一再為宋朝政府修訂出版。在明代李時珍的《本草綱目》出現以前，它一直是本草書的範本。

《本草衍義》為北宋末寇宗奭所撰，收載藥物雖不多，但頗多有見地的科 學見解。《證類本草》和《本草衍義》這兩部醫藥書，對醫藥學都產生過較大的影響。

宋代醫學的進步，還突出表現在分科更加細致及診治技術之提高方面。唐代中醫只分四科，宋代分為九科。其中以小兒科、產科、針灸科最為有名。當時的兒科醫生已能區別天花、麻疹、水痘等傳染病，並各有專門處方。產科方面，已有專門介紹順產、難產各種情況的著作出現。

北宋錢乙《小兒藥證直訣》、楊子健《十產論》，分別是小兒科和產科的代表作。

針灸科的發展，最重要的成就是北宋前期王唯一所著 《銅人腧穴針灸圖經》及其所制作的兩具針灸銅人。這本書在後代一直是針灸科教學的重要參考書。針灸銅人的構造精巧，造型逼真，使針灸圖像具有立體感和真實感，長期受到國內外醫學界的重視。

宋慈於宋理宗淳祐七年(1247) 寫成的《洗冤錄》，是我國第一部系統的法醫學著作，它記述的內容廣泛，包括人體解剖、檢驗屍體、檢查現場、鑒定死傷原因、自殺或謀殺的各種現象、各種毒物和急救、解毒的方法等等。這部法醫著作，比西方最早出現的由意大利人菲德裏於公元1602年寫成的法醫著作，早了300多年，受到國際法醫界的廣泛重視，被譯成多種文字出版。

在建築技術方面，宋代也有相當可觀的成就。

北宋時期，政府的主管機構將作監很重視建築技術的規範，於元祐六年(1091)編成《元祐法式》。接著又由李誡重新編修。李誡用了6年時間，於元符三年(1100)編成《營造法式》一書。 該書對歷代建築經驗及宋代建築技術成就作了系統的總結，對各種官府建築的用材選擇、各種結構的坡度標準、各種技術操作，都作了嚴格的規定，而且圖文並茂，有許多極珍貴的建築圖案，它不僅是宋代建築技術向標準和定型方向發展的標誌，也是當時世界上最為完備的建築學著作。這部書所規定的各項建築技術制度，對後代建築技術的發展，起過相當大的作用。

宋代的建築，以塔及橋梁最為著名。塔以磚塔為主，也有木塔與石塔，外觀多呈樓閣樣式。開封祐國寺的“鐵塔”，建成於北宋慶歷元年(1041), 底座呈八角蓮花狀，共13層，全用預先燒制好的琉璃磚砌成，因外表顏色如鐵，被稱為鐵塔。九百多年來，盡管有過洪水及地震等自然災害，塔基有所下沈，但整個塔身迄今紇立在開封市內，可見該塔建築之堅固。

著名木工喻浩於宋太宗端拱二年(989)在開封開寶寺所建的福勝塔，也是8角13層，高達120米，是一座木構塔。著名的泉州開元寺東西塔，都在宋代由木塔改建成磚塔，又於南宋時先後改建成石塔，並一直保存至今，反映了宋代石結構建築的高超技術。

橋的建築，以北宋都城開封的虹橋，泉州的洛陽橋、安平橋最為著名。

虹橋是這時期木拱橋的代表作，全用木梁連接成拱，跨徑近25米，凈跨約20米，拱矢約5米，橋寬8米，不用支柱，橋下可以任船隨意航行。這種木拱結構猶如長虹飛越河上，是橋梁建築中的一件傑作。

泉州洛陽橋和安平橋都是石橋。洛陽橋建成於北宋嘉祐四年 (1057)，橋長1200米，寬5米，有47個橋孔，建於洛陽江入海處，水急浪高，工程非常艱巨，為了解決橋梁基礎穩固問題，建築者們首創了“筏形基礎”，沿橋位向江底拋擲數萬立方巨石，築成一條長一裏，寬20多米的石堤，然後在石堤上築橋墩，橋墩的迎海面砌成尖劈狀，可減少海潮沖擊力，又在橋基和橋墩上種蠣固基，利用牡蠣的石灰質貝殼附在巖石間繁殖的特性，使橋墩和橋基的石塊通過牡蠣貝殼的繁殖自己連成一體。

橋面的石梁，每塊都有20至30噸之重。這個巨大規模的石橋的建成，是橋梁建築史上的一個奇跡。至今在泉州一帶，還流傳著關於洛陽橋建築的一些美妙的神話，說這座橋的建築有神力的幫助。其實，這是建橋工匠聰明才智的結晶，它揭開了中國橋梁史上新的一頁。

安平橋建於南宋初年，全長270米以上，橫跨安海海灣，是我國古代遺留下來的最長橋梁。

塔和橋梁的建築，充分反映了宋代建築技術的高超。

在宋代科技發展史上，值得一提的還有沈括和他的名著《夢溪筆談》。

沈括(1031-1095), 字存中，錢塘（今浙江杭州）人，曾積極參加熙寧變法，但在許多問題上又不完全附和王安石，因而被王安石罵成“小人”，遭到王安石的排斥。

沈括在政治上並不得誌，但在科學技術上的成就卻蔚然壯觀。《宋史·沈括傳》說他“博學善文，於天文、方誌、律歷、音樂、醫藥、蔔算，無所不 通，皆有所論著＂。 可惜他的著述多數沒有保存下來，但從現存的《夢溪 筆談》，也可以反映沈括涉及的科技領域之廣泛。

沈括在科技方面的傑出成就受到後人的敬仰，被中外學者公認為歷史上卓越的科學家。

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來源：搜狐