第一课 中国古代的科学技术成就
据1975年出版的《自然科学大事年表》记载，明代以前，世界上重要的创造发明和重大的科学成就大约300项，其中中国大约175项，占总数的５７％以上，其他各国占４２％左右。中国的发明和发现，远远超过同时代的欧洲。 中国古代居于世界领先地位的科技成就
① 春秋战国时期的《甘石星经》是世界上现存最早的天文著作，记载了金、木、水、火、土五大行星的运行规律，记录了800个恒星的名字，其中测定了121颗恒星的方位，比希腊天文学家测编的欧洲第一个恒星表早约200年。春秋鲁国天文学家留下了世界上关于哈雷慧星的最早纪录
② 东汉张衡制造的漏水转浑天仪，是世界上第一架用水力发动的天文仪器。浑天仪用一个直径四尺多的铜球，相当于现在的天球仪，浑天仪分做内外几层，每层都可以转动，中间有个铁轴贯穿球心，轴的方向就是地球自转的方向，轴和球体的接触有两个交点，即天球上的北极和南极。在球的表面排列有二十八宿和其它恒星，球面上还有黄道圈和赤道圈，二者成24度夹角，分列有二十四节气。这架仪器的构造，几乎囊括了当时所有先进的天文学知识。为了使浑天仪能够按照时刻自己转动，张衡又设计了一组滴漏壶。滴漏壶是古代测知时刻的仪器，它用一个特制盛水的器皿，下面开个小孔，水一滴一滴流到刻有时刻记号的壶里，人们只要看到壶里水的深浅，就可以知道是什么时刻。当时没有发明钟表，人们用它来测定时刻。张衡利用壶中滴出来的水的力量来推动齿轮，齿轮再带动浑天仪运转，巧妙地使浑天仪一昼夜转动一周，把天象变化形象地演示出来，人们就可以从浑天仪上面观察到日月星辰运行的现象。浑仪上哪一颗星正在升起，哪一颗星正在达到天顶，哪一颗正在落下去。一切都准确地同天象相符。张衡认为地球如同蛋黄浮在宇宙中，已经认识到地球是圆形的。
地动仪：测量地震的仪器，地动仪由青铜铸成，仪器内部中央立着一根铜质悬挂都柱；仪体外部周围铸着八条龙，按东，南，西，北，东南，东北，西南，西北八个方向布列。龙头和内部信道中的发动机关相连，每个龙头嘴里衔有一粒小铜珠。地上对准龙嘴处，蹲着八个铜蟾蜍，昂着头，张着嘴。当某处发生地震，都柱便倒向那一方，触动牙机，使发生地震方向的龙张嘴吐出铜珠，落到铜蟾蜍嘴里。张衡在当时已经利用了力学上的惯性原理，“都柱”实际上起到的正是惯性摆的作用。同时张衡对地震波的传播和方向性也一定有所了解，这些成就在当时来说是十分了不起的，欧洲直到1880年才制成与此类似的仪器，比起张衡的发明晚了一千七百多年。地动仪在战乱中消失，它的模样和工作原理成为千古谜团 ③东汉华佗的麻沸散，首创用全身麻醉法施行外科手术，被后世尊之为“外科鼻祖”；五禽戏：华佗也是中国古代医疗体育的创始人之一。他不仅善于治病，还提倡养生之道。为年老体弱者编排了一套模仿猿、鹿、熊、虎、鸟五种禽兽姿态的健身操——“五禽戏”，可以用来防治疾病，同时可使腿脚轻便利索
④东汉《九章算术》记载了当时世界上最先进的数学运算方法，收有246个与生产、生活实践有联系的应用问题，其中每道题有问（题目）、答（答案）、术（解题的步骤）依照性质和解法分九章，包括平方立方的计算方法，在世界数学史上首次阐述了负数及其加减运算法则，以及求分子分母最大公约数等方法
⑤南朝祖冲之关于圆周率的推算，算出圆周率（π）的真值在3.1415926和
3.1415927之间，相当于精确到小数第7位
⑥唐代僧一行和梁令瓒为了修订历法，共同创制黄道游仪（浑天仪的一种），观
测天象时可以直接测量出日、月、星辰在轨道的座标位臵，在测量星宿的经纬度时，在世界上第一次发现了恒星位臵变动的现象，比欧洲要早约1000年，同时发明了自动报时装臵，它是全世界最早的机械钟。
⑦元代郭守敬《授时历》推算出的一个回归年为365.2425天，即365天5小时49分12秒，与地球绕太阳公转的实际时间只差26秒钟，和现在世界上通用的西方历法阳历的周期一样，比郭守敬的《授时历》晚三百多年
创制简仪：天文观测仪器，它与浑仪一样用于测量天体的位臵。但是，浑仪的结构比较繁杂，观测时经常发生环与环相互阻挡视线的现象，使用极不方便。郭守敬将浑仪化为两个独立的观测装臵，安装在一个底座上，每个装臵都十分简单实用，而且除北极星附近以外，整个天空一览无余。因此，古人称这种装臵为"简仪"，简仪的主要装臵是由两个互相垂直的大圆环组成，其中的一个环面平行于地球赤道面，另一个是直立在赤道环中心的双环，叫做“赤经双环”，能绕一根金属轴转动。双环中间夹着一根装有十字丝装臵的窥管，相当于单镜筒望远镜，能绕赤经双环的中心转动。观测时，将窥管对准某颗待测星，然后在赤道环和赤经双环的刻度盘上直接读出这颗星星的位臵值。欧洲直到三百多年之后丹麦天文学家发明与之类似的装臵。
⑧明代李时珍著的《本草纲目》是古代药物学最高成就，历时29年编成，载有药物1892种，其中载有新药374种，收集药方11096个，书中还绘制了1160幅精美的插图，对植物进行科学分类，要比瑞典的分类学家林奈早200年。每种药物分列释名（确定名称）、集解（叙述产地）、正误（更正过去文献的错误）、修治（炮制方法）、气味、主治、附方（收集民间流传的药方）等。同时又记载了蒸馏、结晶、升华、沉淀、干燥等现代化学中应用的一些操作方法。
一、中国古代的四大发明
（一）纸的发明 1、书写材料的演变
原始社会：结绳记事。在没有发明文字的时代，只能靠口传心记，人们也发明了结绳记事的方法，其结绳方法，据古书记载为：“事大，大结其绳；事小，小结其绳， 之多少，随物众寡”，即根据事件的性质、规模或所涉数量的不同结系出不同的绳结，有的部族用许多颜色的绳结，结绳记事实际上非常复杂。从颜色上，人类至少可以用七种色彩以及黑白两色，共九种颜色赋予其涵义。从材质上，绳子可以用动物毛线绳，树皮绳，草绳，麻绳等等，各种材质的绳子，有几十种类别。从粗细上，最少能够分成粗，中，细，三种不同规格的绳子。从经纬上，有横向绳子，也有纵向绳子。就能构成最基本的几百个绳结词汇，组合起来能够进行完整有效的记载。现在假设一下，某个部落打败了另一个部落，这个部落获得了三十只羊，四十只鸡，二十个男性俘虏，三十个女性奴隶，怎么记载？用一根横向的粗绳，上面涂成红色（假设这里红色表示成功，表示喜庆的意思），下面是四根绳子。第一根是用羊毛编制的绳子，绳子上段打上三个小结代表“三”，末尾打上一个大结代表“十”。第二根绳子用麻绳编制，编制的时候把鸡毛绑在一起，然后上段打上“四”，末尾打上一个大结。第三根绳子，用麻绳，编织成“中等粗细”的绳子象征男人，上段打“二”，末尾打大结。第四根线，用女人的头发混合麻绳编织成“细”绳象征女人，上段打“三”，末尾打大结。但结绳记事最大的问题，就是表达繁琐和麻烦，编制需要时间，而保存也非常困难，能够表达的意思又实在有限，由于无法准确辨认绳结所代表的事物，经常出现错误。
仓颉造字：仓颉是黄帝时期造字的史官，观察星宿的运动趋势、鸟兽的足迹、山川形貌等，依照其形象首创文字，革除当时结绳记事之陋，开创文明之基，因而被尊奉为“文祖仓颉”
仓颉所创的文字有六类大意，指代事情的字，如“上、下”，在上为上，在下为下；指形象字，如“日、月”，日满月亏，仿照其形；会意字，如“武、信”，止戈为武，人言为信等。自黄帝到夏商周三代，文字一直沿用未曾做改动。仓颉造字成之日，举国欢腾，感动上苍，把谷子像雨一样哗哗地降下来，吓得鬼怪夜里啾啾地哭起来，即《淮南子》记载的“天雨粟，鬼夜啼”
“天雨粟”寓意中华民族因为有了文字，变得更聪明，思想更开阔，生产能力、创造能力大大增强；“鬼夜哭”寓意汉字的产生真正揭开了天地的奥秘，使民族智慧增强，鬼神从此难以主宰人类的命运了，只能在黑夜里哭泣。”仓颉作书导致异象，说明文字的出现在文明史上震撼性的冲击，具有巨大威力，创造文字是惊天动地的事，文字的发明使人类的经验得以流传，使人类的智慧得以发挥，人类将摆脱以往的愚昧和黑暗。也反映了人们对文字发明的祖先的景仰和钦佩。 “昔者仓颉作书，而天雨粟，鬼夜哭；伯益作井，而龙登玄云，神栖昆仑。能愈多而德愈薄矣。故周鼎著倕，使衔其指，以明大巧之不可为也。”伯益掘地打井，龙就飞上幽远的云中，神灵也栖息到昆仑山上去了。人的智能越多，德性就越淡薄。所以，周朝的鼎上铸的上古巧匠名叫倕的形象是自己咬着自己的手指的，以此来说明奇巧之事是不能多做的。作井是好事，既为人们提供生活用水，又解决农业灌溉问题，但它却挤兑了神龙治水的专权，因而拂袖而去，作书虽然是人类大智的创举，但它需要越来越多的人从事文字创制研讨，教育传播工作，必然冲击了维持人类基本生计的基本产业农业，这样看来，上天为了惩戒人类才天雨粟，鬼夜哭；或者说文字的出现，预示着将会给人类带来灾难。《汉书纬书》认为鬼字应写为兔，因其形近被人们写错了，“兔夜哭，谓忧其毫将为笔也。”兔子看见人类发明了文字，想到不久就会把它的毛做成笔，兔子岂能不吓得哭起来。明代文学家凌濛初说：假如孔子作《春秋》，把二百四十二年间乱臣贼子心事阐发，遂为万古纲常之鉴，那些好邪的鬼岂能不哭！又如子产铸刑书（郑国执政子产将郑国的法律条文铸在象征诸侯权位的金属鼎上，向全社会公布，史称“铸刑书”。这是中国历史上第一次公布成文法的活动）只是禁人犯法，流到后来，酷吏锻罪，只这笔尖上边几个字断送了多少人？那些屈陷的鬼，岂能不哭！至于后世以诗文取士，凭着暗中朱衣神，不论好歹，只看点头。他肯点点头的，便差池些，也会发高科，做高昏不肯点头的，遮莫你怎样高才，没处叫撞天的屈。那些呕心抽肠的鬼，更不知哭到几时。可见这字的关系，非同小可。
（1）夏、商、周前期：龟甲兽骨
文字发明之后，人类尝试了各种天然物品来记录文字。最初，人们将文字记录在陶器或者石头上，商代人们将占卦时写的卜辞和少量事件记录在龟甲兽骨上，这一时期的文字也叫甲骨文，书写材料就是甲骨
（2）商周：青铜器
青铜器产生，人们就把字刻在青铜器上，这一时期的文字即叫做铭文，又称金文、钟鼎文，青铜器铭文最早出现在商代早期，在商周时期已经是一种很成熟的书法艺术，当时的贵族凡有重要文件需要长期保存或有重大事件需要永久纪念，就铸造一件青铜器，把文件或事件铸刻在青铜器物上面。
缺点：书写比较麻烦，而且不易携带、收藏和流传
（3）春秋战国秦汉：简牍、丝帛
①简牍（竹简木牍）：战国至魏晋时代的书写材料，是削制成的狭长竹片（也有木片，称木简），牍比简宽厚，竹制称竹简，木制称木牍。中国最古老的书籍就是用竹简或木牍穿在一起制成的。
意义：早期的文字刻在甲骨和钟鼎上，由于其材料的局限，难以广泛的传播， 所以直至殷商时期，掌握文字的仍只有上层社会的百余人，这极大地限制了文化和思想的传播，这一切直到竹简的出现才得改变，它第一次把文字从社会最上层的小圈子里解放出来，竹简对中国文化的传播起到了至关重要的作用，也正是它的出现，才得以形成百家争鸣的文化盛况，同时也使孔子、老子等名家名流的思想和文化能流传至今
缺点：由于这种材料的书籍分量沉，体积重，阅读和携带不便。据说，西汉的东方硕曾经向皇帝提交的晋见书就是由3千个竹简组成的，必须要有2个强壮的侍卫抬到大殿上。当时的所谓“学富五车”书的大学者，其实也没有读过多少书，只不过看过五车竹简、木牍而已。它所含的信息量很难与现在一本较厚的书相比。 ②帛书：为了减轻书写材料的重量，人们又开始将丝绸作为新的书写材料。丝帛与简牍同时盛行。中国古代写在绢帛上的文书，是以白色丝织品为书写材料，已出土楚帛书（现存最早的春秋战国时代唯一的完整帛书）和汉帛书。
缺点：由于帛的价格远比竹简昂贵，它的使用当限于达官贵，使其很难得到推广
（4）西汉：发明了书写用纸（帛、竹、木、纸并用） 东汉许慎写成了中国第一部字典——《说文解字》。这部字典里已经收有“纸”字。他解释“纸”字的意思，“氏”义为“基底”、“受物面”。“糸”指植物纤维。“糸”与“氏”联合起来表示“植物纤维（浆液）均匀铺摊在一块平底板上”（在平底板上晒压形成的纤维浆液硬结层。早在西汉，中国已发明用麻类植物纤维造纸。“先取植物类纤维质之柔韧者，煮沸捣烂，和成粘液，匀制漉筐，使结薄膜，稍干，用重物压之即成”
甘肃天水放马滩出土的西汉绘有地图的纸，是目前世界上发现最早的纸，表明西汉就已经发明了书写用的纸，只是可能使用范围还不广泛，所以西汉 帛、竹、木、纸四种书写材料并行。在西汉的学校教育受到了前所未有的繁荣，学校和学生都需要更加便宜和方便的书写用具，因此纸便应运而生了。在纸尚未发明之前，古埃及人曾用纸莎草，古印度人用贝树叶，古巴比伦人用泥砖，古罗马人用蜡板，欧洲人则用中亚细亚人制作的小山羊皮等当作记事材料。
（5）东汉：改进造纸术，使用“蔡侯纸”
①材料：树皮、麻头（麻屑）、破布和旧渔网
②工艺：挫、捣、抄、烘 ③优点：材料易得、造价低廉、便于携带 、储存和流传
蔡伦利用树皮、破麻布、旧渔网等，让工匠们把它们切碎剪断，放在一个大水池中浸泡。过了一段时间后，其中的杂物烂掉了，而纤维不易腐烂，就保留了下来。他再让工匠们把浸泡过的原料捞起，放入石臼中，不停搅拌，直到它们成为浆状物，然后再用竹篾把这粘乎乎的东西挑起来，等干燥后揭下来就变成了纸。公元105年蔡伦向汉和帝献纸，蔡伦将造纸的方法写成奏折，连同纸张呈献皇帝，得到皇帝的赞赏，便诏令天下朝廷内外使用并推广，朝廷各官署、全国各地都视作奇迹。由于在全国各地逐步推行的新造纸方法是蔡伦发明的，人们便把这种纸都称为“蔡侯纸”。蔡伦造纸的原料广泛，以烂渔网造的纸叫网纸，破布造的纸叫布纸，因当时把渔网破布划为麻类纤维，所以统称麻纸。
（6）魏晋南北朝：纸的质量和产量提高，取代简牍成为主要书写材料 纸广泛流传，普遍为人们所使用，两晋时期造纸技术进一步提高，造纸原料也多样化，纸的品质繁多，稻草做的草纸、桑皮做的桑根纸、皮纸等，为了延长纸的寿命，晋时发明染纸新技术，发明了黄麻纸，有灭虫防蛀的功能。西汉时候有了造纸术，直到东汉以后才普及，纸张发明后，竹木简牍又与纸张并行数百年，东晋的统治者明令用纸作为正式书写材料，简牍制度方告结束。 2、传播：
（1）4世纪传入朝鲜、越南、日本 （2）8世纪左右（唐），阿拉伯人开始用中国的技术设备造纸
（3）12世纪经阿拉伯人传入欧洲
公元751年(唐玄宗十年)唐安西节度使高仙芝率部与阿拉伯军队交战，唐军大败，“怛（da）罗斯之战”產生了战争双方都意想不到的重大影响。此战后，被俘士兵中有从军的造纸工人。阿拉伯最早的造纸工场，是由中国人帮助建造起来的，造纸技术也是由中国工人亲自传授的。最初造的麻纸，是以破布为原料，不但用了中国的技术，而且采用中国式的设备。在蔡伦发明造纸术後的1000多年，欧洲才建立第一个造纸厂。欧洲人是通过阿拉伯人了解造纸技术的，公元1150年，阿拉伯人在西班牙建立了欧洲第一个造纸场。公元1276年意大利建成第一家造纸场，生产麻纸。之后意大利很多城市都建了造纸厂，成为欧洲造纸术传播的重要基地，从那里再传到德国、英国； 西班牙人移居墨西哥后，最先在美洲大陆建立了造纸厂，墨西哥造纸始于 1575年。荷兰人又将造纸术传入美国（1690年），再传入加拿大（1803年），到十九世纪初叶，造纸术已遍及世界。
4、影响
（1）促进了文化的交流和教育的普及。使得信息的记录、传播和继承都有了革命性的进步。造纸术的改进是书写材料的一次伟大革命，自从人类使用纸记录信息，记录的效率提高了，便于携带储存，有利于信息和文化的传播，促进了书法艺术的发展、繁荣和汉字字体的变迁，因为在纸上可以随心所欲地挥毫，没用任何限制。
（2）深刻影响了世界文明的发展进程。在中国古代的发明中，纸的发明影响最为久远，对文明的发展和社会进步的积极作用也最为显著。纸自从被发明出来一直到现在一直为人们所使用，网络信息技术再发展，也无法取代纸。纸传到欧洲以前，欧洲人把字写在石头、蜡板、纸草、羊皮上。纸草一经折叠就会断裂，不容易保存；羊皮则很贵，抄写一部《圣经》，就要用三百多只羊的皮。纸的发明提高了信息的传播速度，知识在平民中的普及得以实现，促进了欧洲的文艺复兴和宗教改革。而且不污染环境，百利而无一害。虽然现代的造纸工业已很发达，但其基本原理仍跟蔡伦造纸的方法相同。造纸原料十分之七八已为木浆所代替，但造高级印刷纸、卷烟纸、宣纸和打字蜡纸等，仍不外蔡伦所用的破布、树皮、麻头、废鱼网等原料。
（二）指南针（新航路开辟的条件）
1、方向测定技术的进步
在指南针发明以前，古人是用天星来辨别方位的，晚上通过观察北极星定方位，白天通过日影来分辨方位，利用太阳的投影方向来测定并划分时刻的计时仪器，日晷(gui)就是最早的罗盘（如将晷面水平放臵而晷针指向北极，晷面和晷针之间的夹角就是当地的地理纬度）
中国古人认为，人的气场受宇宙的气场控制，人与宇宙和谐就是吉，人与宇宙不和谐就是凶。于是，他们凭着经验把宇宙中各个层次的信息，如天上的星宿、地上以五行为代表的万事万物、天干地支等，全部放在罗盘上。风水师则通过磁针的转动，寻找最适合特定人或特定事的方位或时间。罗盘的发明和应用是人类对宇宙、社会和人生的奥秘不断探索的结果。
（1）战国：司南：是最早的磁性指向器
在春秋战国时期，由于正处在奴隶制社会向封建社会过渡的大变革时期，生产力有了很大的发展，特别是农业生产更是兴盛发达，因而促使了采矿业、冶炼业的发展。在长期的生产实践中，人们从铁矿石中认识了磁石 《吕氏春秋》记载：“慈石（慈石即现在说的天然磁铁）召铁,或引之也”。我国最早记载天然磁矿石能吸铁的文献。古人称“磁”为“慈”。古人把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为石是铁的母亲，但石有慈和不慈两种，慈爱的石头能吸引他的子女，不慈的石头就不能吸引了。
唐代的《元和郡县志》说：“秦磁石门，在咸阳东南十五里。东南有阁道，即阿房宫之北门也，累磁石为之。着铁甲入者，磁石吸之不得过。羌胡以为神。”阿房宫的磁石门是世界上第一个磁性警卫装臵，防止身怀利刃的刺客混入皇宫 人们根据磁石指示南北特性，制成“司南”，这是世界上最早的指南仪器，用天然磁铁矿石琢成一个杓形的东西，放在一个光滑的盘上，盘上刻着方位，这个磁勺在底盘上停止转动时，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北，司就是指的意思，是世界上最早的磁性指南仪器，是现在所用指南针的始祖。
记载司南的最早的文献是《鬼谷子》，其中写道：“郑人之取玉也，必载司南之车，为其不惑也。”郑人去取玉，必须要带上司南，就是为了避免方向的迷失。 《韩非子〃有度篇》说，“故先王立司南，以端朝夕”。端朝夕即正东西
东汉王充的的《论衡〃是应篇》说：“司南之勺，投之于地，其柢指南。”勺状的司南，放在地盘上，它的勺柄必然自动指向南方。
（2）北宋：
①军事学著作《武经总要》中，提到一种指南鱼。其中说：行军的时候，如果遇到阴天黑夜，无法辨明方向，就应当让老马在前面带路，或者用指南车和指南鱼辨别方向。说明在北宋，我国已经有指南鱼，并且把它应用到军事方面去。《武经总要》中记载制作和使用指南鱼的办法，它用薄铁叶裁成鱼形，鱼的腹部略下凹，像一只小船，进行人工磁化，即臵炭火中烧，铁片烧红后蘸水，放臵在子午线的方向上，使它接触磁石，钢片做的鱼利用地球磁场被人工磁化，然后一定角度放入水中，让指南鱼浮于水面，就可以指向南方。
优点：使用指南鱼，比使用司南要方便，它不需要再做一个光滑的铜盘，只要有一碗水就可以了。盛水的碗即使放得不平，也不会影响指南的作用，因为碗里的水面是平的。而且，由于液体的摩擦力比固体小，转动起来比较灵活，所以它比司南更灵敏，更准确。
②沈括在《梦溪笔谈》中记载了用磁石摩擦钢针制作指南针的技术，是历史上对指南针的最早记载，在中国古代，指南针起先应用于祭祀、礼仪、军事和占卜与看风水时确定方位，后来，又发展成磁针和方位盘联成一体的罗盘。
“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常偏东，不全南也。”行家用磁石磨成针的形状针头锋利，就可以指向南方；然而常常略微偏东，不全是指南。这是世界上关于地磁偏角的最早记载。西方直到公元1492年哥伦布第一次航行美洲的时候才发现了地磁偏角，比沈括的发现晚了四百年。沈括不仅记载了指南针的制作方
法，而且通过实验研究，总结出了四种放臵指南针的的方法，放在水上常震动摇摆（将磁针横穿灯芯草，放入盛水的磁碗中，借助浮力使磁针漂浮指示南北的水浮法，最先应用于航海导航），放在指甲上或碗边都可以这样做，运转的速度特别快，只是在坚硬光滑的表面容易滑落掉下，不过这几种方法都不如悬挂法是最好的。它的方法是取新产的丝绵中一缕单根的蚕丝，用芥菜种子的蜡抹在上面，粘在针的中间位臵，在没有风的地方悬挂，针就常常指向南方，其中有的针磨好了则指向北方。我家指南，指北的针都有。磁石指向南方，和柏树的树枝指向西方（柏树的树枝长的都是抄西的）一样，没有办法探究它的原理。
③北宋时，制成指南针，开始用于航海事业
北宋《萍洲可谈》中记有：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦则观指南针。”这是世界航海史上最早使用指南针的记载，北宋指南针已经用于航海，特别是在阴天时靠指南针辨别方向，而在晴天观测日月星辰
（3）南宋：
①指南针广泛用于航海事业
南宋《诸藩志》：“渺茫无际，天水一色，舟舶来往，惟以指南针为则。昼夜守视惟谨，毫厘之差，生死系矣” （在茫茫无际的大海中，天际与水边连接在一起，大船小船在海中的往来，都是以指南针为方向。昼夜认真注意指南针的方向，丝毫不敢差，因为关系到生死）
反映了南宋时指南针的使用更广泛、更精确，同时指南针的使用促进了航海业的发展，南宋时海上航行完全使用指南针来定向，这时指南针由阿拉伯人传到欧洲，为后来欧洲航海家的航海活动创造了条件
②木刻指南鱼和指南龟。后来对指南鱼进行了改进，南宋《事林广记》中介绍了当时民间流行的指南装臵——木刻的指南鱼和指南龟。《事林广记》记载了用木头做指南鱼的方法：用一块木头刻成鱼的样子，有手指那么大，木鱼腹中臵入一块天然磁铁，磁铁的S极指向鱼头，用蜡封好后，从鱼口插入一根针，就成为指南鱼。将其浮于水面，鱼头指南。指南龟也是用木头刻成的，放磁铁的办法和木头指南鱼一样，插在尾部。指南龟不放在水里，人们在它的肚子下面挖一个洞，把它装在光滑的竹钉上面，使它便于自由转动，它尾部的那根针，也会自动指向南方。指南龟是一些懂得方术的方士创造的，做成以后只是用来变戏法。所以《事林广记》的作者将其当作了“神仙幻术”。
指南车：是中国古代用来指示方向的一种机械装臵。它与指南针利用地磁效应不同，利用齿轮传动系统和离合装臵，由车上木人指示方向。不论车子转向何方，木人的手始终指向南方，指南车的自动离合装臵显示了古代机械技术的卓越成就。
关于指南车的出现时间。一说黄帝作，黄帝与蚩尤作战时，蚩尤作大雾，黄帝造指南车为士兵领路。二说周公作，是因“越裳氏”来进贡，迷失了归路，周公造“五乘”指南车，为他们引路。最早的确切记载是三国时马钧（龙骨水车），第一个成功地制造指南车的人。从三国时开始，历代史书几乎都有指南车的记载，但是都比较简略。直至宋代才有完整的资料，《宋史》中对指南车的结构和各齿轮大小和齿数都有详细记载。但对其他朝代指南车的内部结构，未见任何古籍及参考资料，也就无法证明其他朝代指南车内部是利用了什么原理。但如指南车利用了磁铁的指极性，而指南车出现的时间不可能早过磁铁的发现，中国磁铁的发现时间为公元前三世纪，与黄帝与周公发明指南车矛盾。元朝建立后，少数民族统治中国，并不重视汉族以往的传统，未见再研制指南车了，便从此绝迹。
记里鼓车：是一种会自动记载行程的车辆，被称为中国古代机器人。东汉张衡发明，但没有详细记载，第一个在史书中留下姓名的记里鼓车机械专家，是三国时代的马钧。到北宋时记里鼓车制造方法才有了比较详细记载，基本原理和指南车相同，记程功能是由齿轮系完成的，车中有一套减速齿轮系，始终与车轮同时转动，最末一只齿轮轴在车行一里时正好回转一周，车子上层的木人受牵动，由绳索拉起木人右臂击鼓一次。记里鼓车的创造是近代里程表、减速器发明的先驱。从文献材料来看，它只是皇帝出行时必不可少的仪仗之一，用途很狭窄。其次，是比较笨重，携带和使用不便。故一经战乱，其器失传不存。至元代此车已不见于记载。
2、指南针的传播： 12世纪末至13世纪初由海路传人阿拉伯，然后再传人欧洲（宋元）。
3、指南针技术的应用和意义
(1)对于军事实践和经济生活有着重要作用。
(2)对于航海事业的发展意义重大
指南针的发明和应用对世界经济文化的交流发展起了巨大的推动作用。为明代航海家郑和运航东非等地提供了条件；为哥伦布发现美洲的航行和麦哲伦的环球航行，提供了技术保证。
（三）火药
1．火药的发明历程：
中国传统火药的基本成分是硝石、硫磺和木炭。硫磺也可以用雄黄代替，木炭也可以用油脂、沥青代替。而火药的发明，关键是在对硝石的识别、性能的了解以及其加工、提纯工艺的进步 （1）实践经验：源于炼丹制药，
火药的发明是人们长期炼丹制药实践结果，炼丹家的目的是寻找长生不老之药，这样的目的是不可能达到的。炼丹术流行了一千多年，最后还是一无所获。但是，炼丹术所采用的一些具体方法显示了化学的原始形态。中国炼丹术主要是采用火炼的方法，而硝石、硫磺又都是最常用的药剂，炼丹家对于硫磺、砒霜等具有猛毒的金石药，在使用之前，常用烧灼的办法“伏”一下，“伏”是降伏的意思。使毒性失去或减低，这种手续称为“伏火”。
唐初的名医兼炼丹家孙思邈在《丹经内伏硫磺法》中记有：硫磺、硝石各二两，研成粉末，放在销银锅或砂罐子里。掘一地坑，放锅子在坑里和地平，四面都用土填实。把没有被虫蛀过的三个皂角逐一点着，然后夹入锅里，把硫磺和硝石起烧焰火。等到烧不起焰火了，再拿木炭来炒，炒到木碳消去三分之一，就退火，趁还没冷却，取出来，这就伏火了。是我国现在看到的第一部记载火药配方的书。 炼丹家有意要使药物引起燃烧，以去掉它们的猛毒。虽然知道硫、硝、碳混合点火会发生激烈的反应，并采取措施控制反应速度，但是因药物伏火而引起丹房失火的事故时有发生，若炼丹家发奇想，再掺入些草药、油脂、蜂蜜之类的东西，就构成了一个原始的火药配方，难免发生“炸鼎”的灾难事故。
唐代《真元妙道要略》：“有以硫磺、雄黄合硝石并蜜烧之，焰起烧手面及烬屋舍者。”书中说“以硫磺、雄黄合硝石，并密烧之”，会发生“焰起，烧手面及火尽屋舍”的现象。这里的“密”应该是蜂蜜的“蜜”。蜜加热能变成炭。硫磺、硝石与炭混合，这就是火药的配方。炼丹起火，启示人们认识并发明火药。这些“祸事”不断发生，炼丹家开始反复研究将硝石硫磺转性避免爆炸，同时也认识
到怎样的配方可以发生最猛烈的爆炸和燃烧，于是火药的配方由炼丹家转到军事家手里，引导着他们走向火药的发明和火器的研制。
（2） 知识积累：
①商周时期：人们在冶金实践中广泛使用木炭
②春秋战国时期，制作火药的原料硫磺、硝石已经为人们所熟知。
③东汉《神农本草经》中，硫磺、硝石都被列为重要的药材，对炭、硫、硝三种物质性能的认识 为火药的发明准备了条件
④东晋葛洪的《抱朴子〃仙药》中已提到“火药”
⑤唐代，在炼丹时偶然发现火药，最早记载于孙思邈的《丹经》
2．火药的应用 (1)唐末至宋初火药开始用于军事（火药箭）
唐朝末年，火药已被用于军事。火药发明之前，火攻是军事家常用的一种进攻手段，那时在火攻中，用了一种叫做火箭的武器，它是在箭头上绑一些像油脂、松香、硫磺之类的易燃物质，点燃后用弓射出去，用以烧毁敌人的阵地。这是我国目前已知使用火药武器的最早记录。攻城守城常用一种抛石机抛掷石头和油脂火球，来消灭敌人。火药发明之后，利用抛石机抛掷火药包以代替石头和油脂火球，作燃烧性兵器，是现代热兵器的始祖。
火药箭（北宋）：这种方法是在箭杆前端缚火药筒，点燃后利用火药燃烧向后喷出的气体的反作用力把箭簇射出，这是世界上最早的喷射火器。
(2)北宋：火药在军事上广泛运用
①宋神宗改革了军制，设臵了军器监，总管京师各州的军器制作，规模宏大，分工很细，其中有“广备攻城作”，即国防工场，其中就有专门研制火药的作坊。《武经总要》记录了当时三种火药配方，以不同的辅料，达到易燃、易爆、放毒和制造烟幕的不同目的，这些配方是世界上最早以火药命名并用于军事的配方 ②火蒺藜：装有火药的燃烧性球形火器。其结构一般以硝、硫、炭及其他药料的混合物为球心，用多层纸、布等裱糊为壳体，壳外涂敷沥青、松脂、黄蜡等可燃性防潮剂。使用时点燃抛至敌方，球体爆破并生成烈焰。还可掺杂铁蒺藜或改变药物配合，达到施毒、发烟、鸣响等多种效应。铁蒺藜上有尖刺，菱角型，用火点着药线抛出去，不但会燃烧，里面的铁蒺藜会把人打死打伤。公元1000年，士兵唐福向宋朝廷献出了他制作的火箭、火球、火蒺藜等火器。1002年，冀州团练使石普也制成了火箭、火球等火器，并做了表演。到明代后期，火球类火器又有增多。主要有神火混元球、火弹、火妖等毒杀性火球；火炮：《武经总要》中记录的早期火药兵器，还没有脱离传统火攻中纵火兵器的范畴，随着火药和火药武器的发展，逐步过度到利用火药的爆炸性能。到了北宋末年，已有霹雳炮，这时的炮弹已是以铁作外壳，威力极大，弹丸已可爆炸，声如霹雳，故称之霹雳炮，靖康元年曾用霹雳炮击退金兵对汴京的围攻。震天雷（内部填有火药或其他易燃物，上安引信，使用时根据目标远近，决定引线的长短，被用作一种投射武器投入敌人中间爆炸，震天雷有两种，一种是用火点燃，用时由投石机发射，射至远处爆炸；另一种是用火点燃，就地爆炸，比如守城时从城墙上向下面投掷，效果相当于今日之手榴弹）等爆炸性很强的武器。后来蒙古南侵之时，金军也学会类似的方法抗蒙，据《金史》描述，震天雷“火药发作，声如雷震，热力达半亩以上，人与牛皮皆碎迸无迹，甲铁皆透” ，引爆后能将生铁外壳炸成碎片，并打穿铁甲，对火药威力的一个真实写照。
(3)南宋：突火枪
南宋时出现了管状火器，以巨竹筒为枪身，内部装填火药弹。外壁上有一点火小孔，后段是手持的木棍。发射时以木棍拄地，左手扶住铁管，右手点火，发出一声巨响，射出石块或者弹丸，射程远达150步(约230米)。这种火器中的子弹大约是用瓷片、碎铁、石子之类组成，类似于后世枪炮，是世界第一种发射子弹的步枪
意义：突火枪的出现是火器发展中的又一重大进步，这是燃烧性火器过渡到管形射击火器的发展阶段，是所有现代管状喷射武器的鼻祖，却尚未使用金属发射管。元明之际，这种用竹筒制造的原始管状火器改用铜或铁，铸成大炮，称为“火铳”
（5）元朝：铜火铳
元朝建立后，重视发展新型火器，集中各地工匠于大都，研制新式兵器，重新调整火药的配方，使同样体积的火药，效能提高了约三倍。铸造了铸有铭文最早的铜火铳。同时还制造出了早期的手铳，但威力小、射程低，基本上没有使用价值，给军官们作为玩物到更合适一些。 它是依据南宋突火枪的发射原理制成的。同火枪相比，火铳的使用寿命长，发射威力大，是元军和元末农民起义军使用的利器金属
这一时期战争频繁，错综复杂，有南宋对金、金对蒙古、蒙古对南宋、蒙古西征等多种战争。交战的各方都全力利用和研制新式火器，以便战胜对方，促进了火器的发展
（6）明朝：自动爆炸的地雷、水雷和定时炸弹
①创造了早期的自动爆炸的地雷、水雷和定时炸弹，这些火药武器在当时都是世界上最先进的
水底龙王炮：用香作为定时引信的原始漂雷，是世界上最早出现的漂雷，是一种古老的水雷，它的构造是用牛尿泡（即牛的膀胱）做雷壳，以保持水密，内装火药，以香点火作引信，起到延时引爆的作用。牛的尿泡联接在浮于水面的木板下面，用羊肠给香火通气，无论木板随波浪上下，水也不能灌入，保证香能正常燃烧。牛尿泡下面坠有一定重量的石块，以保持漂流时的平稳。明朝嘉靖年间，我国东南沿海经常有倭寇船只侵袭。为了对付海盗的入侵，明朝水师用“水底龙王炮”打击当时侵扰中国沿海的倭寇。
②军用火箭：明代在作战火器方面，发明了多种“多发火箭”，如同时发射10支箭的“火弩流星箭”；发射32支箭的“一窝蜂”；最多可发射100支箭的“百虎齐奔箭”等。明燕王朱棣与建文帝战于白沟河，就曾使用了“一窝蜂”。是在木制的桶状发射器里，安放32支绑有火药筒的箭矢，火药筒由总药线连在一起。作战时，将它埋在地下，点燃总药线，箭矢就会如蜂群一样飞出来，杀伤敌人，这是世界上最早的多发齐射火箭，堪称是现代多管火箭炮的鼻祖。神火飞鸦，外型如乌鸦，.用细竹或芦苇编成，内部填充火药，鸦身两侧各装两支“起火”，“起火”的药筒底部和鸦身内的火药用药线相连。作战时，用“起火”的推力将飞鸦射至100丈开外，飞鸦落地时内部装的火药被点燃爆炸。爆炸时的飞鸦宛如今日的火箭弹。是世界上最早的多火药筒并联火箭，它与今天的大型捆绑式运载火箭的工作原理很相近。到了16世纪，抗日名将戚继光已在军中大量装备火箭。箭长5尺以上，绑附火药筒，能远射300步，倭寇见之丧胆。火龙出水，可以在距离水面三、四尺高处飞行，专用于水战。竹筒制的在龙形外壳上缚四支大“起火”，腹内藏数支小火箭，大“起火“点燃后推动箭体飞入敌阵，如火龙出于水
第一课 中国古代的科学技术成就
据1975年出版的《自然科学大事年表》记载，明代以前，世界上重要的创造发明和重大的科学成就大约300项，其中中国大约175项，占总数的５７％以上，其他各国占４２％左右。中国的发明和发现，远远超过同时代的欧洲。 中国古代居于世界领先地位的科技成就
① 春秋战国时期的《甘石星经》是世界上现存最早的天文著作，记载了金、木、水、火、土五大行星的运行规律，记录了800个恒星的名字，其中测定了121颗恒星的方位，比希腊天文学家测编的欧洲第一个恒星表早约200年。春秋鲁国天文学家留下了世界上关于哈雷慧星的最早纪录
② 东汉张衡制造的漏水转浑天仪，是世界上第一架用水力发动的天文仪器。浑天仪用一个直径四尺多的铜球，相当于现在的天球仪，浑天仪分做内外几层，每层都可以转动，中间有个铁轴贯穿球心，轴的方向就是地球自转的方向，轴和球体的接触有两个交点，即天球上的北极和南极。在球的表面排列有二十八宿和其它恒星，球面上还有黄道圈和赤道圈，二者成24度夹角，分列有二十四节气。这架仪器的构造，几乎囊括了当时所有先进的天文学知识。为了使浑天仪能够按照时刻自己转动，张衡又设计了一组滴漏壶。滴漏壶是古代测知时刻的仪器，它用一个特制盛水的器皿，下面开个小孔，水一滴一滴流到刻有时刻记号的壶里，人们只要看到壶里水的深浅，就可以知道是什么时刻。当时没有发明钟表，人们用它来测定时刻。张衡利用壶中滴出来的水的力量来推动齿轮，齿轮再带动浑天仪运转，巧妙地使浑天仪一昼夜转动一周，把天象变化形象地演示出来，人们就可以从浑天仪上面观察到日月星辰运行的现象。浑仪上哪一颗星正在升起，哪一颗星正在达到天顶，哪一颗正在落下去。一切都准确地同天象相符。张衡认为地球如同蛋黄浮在宇宙中，已经认识到地球是圆形的。
地动仪：测量地震的仪器，地动仪由青铜铸成，仪器内部中央立着一根铜质悬挂都柱；仪体外部周围铸着八条龙，按东，南，西，北，东南，东北，西南，西北八个方向布列。龙头和内部信道中的发动机关相连，每个龙头嘴里衔有一粒小铜珠。地上对准龙嘴处，蹲着八个铜蟾蜍，昂着头，张着嘴。当某处发生地震，都柱便倒向那一方，触动牙机，使发生地震方向的龙张嘴吐出铜珠，落到铜蟾蜍嘴里。张衡在当时已经利用了力学上的惯性原理，“都柱”实际上起到的正是惯性摆的作用。同时张衡对地震波的传播和方向性也一定有所了解，这些成就在当时来说是十分了不起的，欧洲直到1880年才制成与此类似的仪器，比起张衡的发明晚了一千七百多年。地动仪在战乱中消失，它的模样和工作原理成为千古谜团 ③东汉华佗的麻沸散，首创用全身麻醉法施行外科手术，被后世尊之为“外科鼻祖”；五禽戏：华佗也是中国古代医疗体育的创始人之一。他不仅善于治病，还提倡养生之道。为年老体弱者编排了一套模仿猿、鹿、熊、虎、鸟五种禽兽姿态的健身操——“五禽戏”，可以用来防治疾病，同时可使腿脚轻便利索
④东汉《九章算术》记载了当时世界上最先进的数学运算方法，收有246个与生产、生活实践有联系的应用问题，其中每道题有问（题目）、答（答案）、术（解题的步骤）依照性质和解法分九章，包括平方立方的计算方法，在世界数学史上首次阐述了负数及其加减运算法则，以及求分子分母最大公约数等方法
⑤南朝祖冲之关于圆周率的推算，算出圆周率（π）的真值在3.1415926和
3.1415927之间，相当于精确到小数第7位
⑥唐代僧一行和梁令瓒为了修订历法，共同创制黄道游仪（浑天仪的一种），观
测天象时可以直接测量出日、月、星辰在轨道的座标位臵，在测量星宿的经纬度时，在世界上第一次发现了恒星位臵变动的现象，比欧洲要早约1000年，同时发明了自动报时装臵，它是全世界最早的机械钟。
⑦元代郭守敬《授时历》推算出的一个回归年为365.2425天，即365天5小时49分12秒，与地球绕太阳公转的实际时间只差26秒钟，和现在世界上通用的西方历法阳历的周期一样，比郭守敬的《授时历》晚三百多年
创制简仪：天文观测仪器，它与浑仪一样用于测量天体的位臵。但是，浑仪的结构比较繁杂，观测时经常发生环与环相互阻挡视线的现象，使用极不方便。郭守敬将浑仪化为两个独立的观测装臵，安装在一个底座上，每个装臵都十分简单实用，而且除北极星附近以外，整个天空一览无余。因此，古人称这种装臵为"简仪"，简仪的主要装臵是由两个互相垂直的大圆环组成，其中的一个环面平行于地球赤道面，另一个是直立在赤道环中心的双环，叫做“赤经双环”，能绕一根金属轴转动。双环中间夹着一根装有十字丝装臵的窥管，相当于单镜筒望远镜，能绕赤经双环的中心转动。观测时，将窥管对准某颗待测星，然后在赤道环和赤经双环的刻度盘上直接读出这颗星星的位臵值。欧洲直到三百多年之后丹麦天文学家发明与之类似的装臵。
⑧明代李时珍著的《本草纲目》是古代药物学最高成就，历时29年编成，载有药物1892种，其中载有新药374种，收集药方11096个，书中还绘制了1160幅精美的插图，对植物进行科学分类，要比瑞典的分类学家林奈早200年。每种药物分列释名（确定名称）、集解（叙述产地）、正误（更正过去文献的错误）、修治（炮制方法）、气味、主治、附方（收集民间流传的药方）等。同时又记载了蒸馏、结晶、升华、沉淀、干燥等现代化学中应用的一些操作方法。
一、中国古代的四大发明
（一）纸的发明 1、书写材料的演变
原始社会：结绳记事。在没有发明文字的时代，只能靠口传心记，人们也发明了结绳记事的方法，其结绳方法，据古书记载为：“事大，大结其绳；事小，小结其绳， 之多少，随物众寡”，即根据事件的性质、规模或所涉数量的不同结系出不同的绳结，有的部族用许多颜色的绳结，结绳记事实际上非常复杂。从颜色上，人类至少可以用七种色彩以及黑白两色，共九种颜色赋予其涵义。从材质上，绳子可以用动物毛线绳，树皮绳，草绳，麻绳等等，各种材质的绳子，有几十种类别。从粗细上，最少能够分成粗，中，细，三种不同规格的绳子。从经纬上，有横向绳子，也有纵向绳子。就能构成最基本的几百个绳结词汇，组合起来能够进行完整有效的记载。现在假设一下，某个部落打败了另一个部落，这个部落获得了三十只羊，四十只鸡，二十个男性俘虏，三十个女性奴隶，怎么记载？用一根横向的粗绳，上面涂成红色（假设这里红色表示成功，表示喜庆的意思），下面是四根绳子。第一根是用羊毛编制的绳子，绳子上段打上三个小结代表“三”，末尾打上一个大结代表“十”。第二根绳子用麻绳编制，编制的时候把鸡毛绑在一起，然后上段打上“四”，末尾打上一个大结。第三根绳子，用麻绳，编织成“中等粗细”的绳子象征男人，上段打“二”，末尾打大结。第四根线，用女人的头发混合麻绳编织成“细”绳象征女人，上段打“三”，末尾打大结。但结绳记事最大的问题，就是表达繁琐和麻烦，编制需要时间，而保存也非常困难，能够表达的意思又实在有限，由于无法准确辨认绳结所代表的事物，经常出现错误。
仓颉造字：仓颉是黄帝时期造字的史官，观察星宿的运动趋势、鸟兽的足迹、山川形貌等，依照其形象首创文字，革除当时结绳记事之陋，开创文明之基，因而被尊奉为“文祖仓颉”
仓颉所创的文字有六类大意，指代事情的字，如“上、下”，在上为上，在下为下；指形象字，如“日、月”，日满月亏，仿照其形；会意字，如“武、信”，止戈为武，人言为信等。自黄帝到夏商周三代，文字一直沿用未曾做改动。仓颉造字成之日，举国欢腾，感动上苍，把谷子像雨一样哗哗地降下来，吓得鬼怪夜里啾啾地哭起来，即《淮南子》记载的“天雨粟，鬼夜啼”
“天雨粟”寓意中华民族因为有了文字，变得更聪明，思想更开阔，生产能力、创造能力大大增强；“鬼夜哭”寓意汉字的产生真正揭开了天地的奥秘，使民族智慧增强，鬼神从此难以主宰人类的命运了，只能在黑夜里哭泣。”仓颉作书导致异象，说明文字的出现在文明史上震撼性的冲击，具有巨大威力，创造文字是惊天动地的事，文字的发明使人类的经验得以流传，使人类的智慧得以发挥，人类将摆脱以往的愚昧和黑暗。也反映了人们对文字发明的祖先的景仰和钦佩。 “昔者仓颉作书，而天雨粟，鬼夜哭；伯益作井，而龙登玄云，神栖昆仑。能愈多而德愈薄矣。故周鼎著倕，使衔其指，以明大巧之不可为也。”伯益掘地打井，龙就飞上幽远的云中，神灵也栖息到昆仑山上去了。人的智能越多，德性就越淡薄。所以，周朝的鼎上铸的上古巧匠名叫倕的形象是自己咬着自己的手指的，以此来说明奇巧之事是不能多做的。作井是好事，既为人们提供生活用水，又解决农业灌溉问题，但它却挤兑了神龙治水的专权，因而拂袖而去，作书虽然是人类大智的创举，但它需要越来越多的人从事文字创制研讨，教育传播工作，必然冲击了维持人类基本生计的基本产业农业，这样看来，上天为了惩戒人类才天雨粟，鬼夜哭；或者说文字的出现，预示着将会给人类带来灾难。《汉书纬书》认为鬼字应写为兔，因其形近被人们写错了，“兔夜哭，谓忧其毫将为笔也。”兔子看见人类发明了文字，想到不久就会把它的毛做成笔，兔子岂能不吓得哭起来。明代文学家凌濛初说：假如孔子作《春秋》，把二百四十二年间乱臣贼子心事阐发，遂为万古纲常之鉴，那些好邪的鬼岂能不哭！又如子产铸刑书（郑国执政子产将郑国的法律条文铸在象征诸侯权位的金属鼎上，向全社会公布，史称“铸刑书”。这是中国历史上第一次公布成文法的活动）只是禁人犯法，流到后来，酷吏锻罪，只这笔尖上边几个字断送了多少人？那些屈陷的鬼，岂能不哭！至于后世以诗文取士，凭着暗中朱衣神，不论好歹，只看点头。他肯点点头的，便差池些，也会发高科，做高昏不肯点头的，遮莫你怎样高才，没处叫撞天的屈。那些呕心抽肠的鬼，更不知哭到几时。可见这字的关系，非同小可。
（1）夏、商、周前期：龟甲兽骨
文字发明之后，人类尝试了各种天然物品来记录文字。最初，人们将文字记录在陶器或者石头上，商代人们将占卦时写的卜辞和少量事件记录在龟甲兽骨上，这一时期的文字也叫甲骨文，书写材料就是甲骨
（2）商周：青铜器
青铜器产生，人们就把字刻在青铜器上，这一时期的文字即叫做铭文，又称金文、钟鼎文，青铜器铭文最早出现在商代早期，在商周时期已经是一种很成熟的书法艺术，当时的贵族凡有重要文件需要长期保存或有重大事件需要永久纪念，就铸造一件青铜器，把文件或事件铸刻在青铜器物上面。
缺点：书写比较麻烦，而且不易携带、收藏和流传
（3）春秋战国秦汉：简牍、丝帛
①简牍（竹简木牍）：战国至魏晋时代的书写材料，是削制成的狭长竹片（也有木片，称木简），牍比简宽厚，竹制称竹简，木制称木牍。中国最古老的书籍就是用竹简或木牍穿在一起制成的。
意义：早期的文字刻在甲骨和钟鼎上，由于其材料的局限，难以广泛的传播， 所以直至殷商时期，掌握文字的仍只有上层社会的百余人，这极大地限制了文化和思想的传播，这一切直到竹简的出现才得改变，它第一次把文字从社会最上层的小圈子里解放出来，竹简对中国文化的传播起到了至关重要的作用，也正是它的出现，才得以形成百家争鸣的文化盛况，同时也使孔子、老子等名家名流的思想和文化能流传至今
缺点：由于这种材料的书籍分量沉，体积重，阅读和携带不便。据说，西汉的东方硕曾经向皇帝提交的晋见书就是由3千个竹简组成的，必须要有2个强壮的侍卫抬到大殿上。当时的所谓“学富五车”书的大学者，其实也没有读过多少书，只不过看过五车竹简、木牍而已。它所含的信息量很难与现在一本较厚的书相比。 ②帛书：为了减轻书写材料的重量，人们又开始将丝绸作为新的书写材料。丝帛与简牍同时盛行。中国古代写在绢帛上的文书，是以白色丝织品为书写材料，已出土楚帛书（现存最早的春秋战国时代唯一的完整帛书）和汉帛书。
缺点：由于帛的价格远比竹简昂贵，它的使用当限于达官贵，使其很难得到推广
（4）西汉：发明了书写用纸（帛、竹、木、纸并用） 东汉许慎写成了中国第一部字典——《说文解字》。这部字典里已经收有“纸”字。他解释“纸”字的意思，“氏”义为“基底”、“受物面”。“糸”指植物纤维。“糸”与“氏”联合起来表示“植物纤维（浆液）均匀铺摊在一块平底板上”（在平底板上晒压形成的纤维浆液硬结层。早在西汉，中国已发明用麻类植物纤维造纸。“先取植物类纤维质之柔韧者，煮沸捣烂，和成粘液，匀制漉筐，使结薄膜，稍干，用重物压之即成”
甘肃天水放马滩出土的西汉绘有地图的纸，是目前世界上发现最早的纸，表明西汉就已经发明了书写用的纸，只是可能使用范围还不广泛，所以西汉 帛、竹、木、纸四种书写材料并行。在西汉的学校教育受到了前所未有的繁荣，学校和学生都需要更加便宜和方便的书写用具，因此纸便应运而生了。在纸尚未发明之前，古埃及人曾用纸莎草，古印度人用贝树叶，古巴比伦人用泥砖，古罗马人用蜡板，欧洲人则用中亚细亚人制作的小山羊皮等当作记事材料。
（5）东汉：改进造纸术，使用“蔡侯纸”
①材料：树皮、麻头（麻屑）、破布和旧渔网
②工艺：挫、捣、抄、烘 ③优点：材料易得、造价低廉、便于携带 、储存和流传
蔡伦利用树皮、破麻布、旧渔网等，让工匠们把它们切碎剪断，放在一个大水池中浸泡。过了一段时间后，其中的杂物烂掉了，而纤维不易腐烂，就保留了下来。他再让工匠们把浸泡过的原料捞起，放入石臼中，不停搅拌，直到它们成为浆状物，然后再用竹篾把这粘乎乎的东西挑起来，等干燥后揭下来就变成了纸。公元105年蔡伦向汉和帝献纸，蔡伦将造纸的方法写成奏折，连同纸张呈献皇帝，得到皇帝的赞赏，便诏令天下朝廷内外使用并推广，朝廷各官署、全国各地都视作奇迹。由于在全国各地逐步推行的新造纸方法是蔡伦发明的，人们便把这种纸都称为“蔡侯纸”。蔡伦造纸的原料广泛，以烂渔网造的纸叫网纸，破布造的纸叫布纸，因当时把渔网破布划为麻类纤维，所以统称麻纸。
（6）魏晋南北朝：纸的质量和产量提高，取代简牍成为主要书写材料 纸广泛流传，普遍为人们所使用，两晋时期造纸技术进一步提高，造纸原料也多样化，纸的品质繁多，稻草做的草纸、桑皮做的桑根纸、皮纸等，为了延长纸的寿命，晋时发明染纸新技术，发明了黄麻纸，有灭虫防蛀的功能。西汉时候有了造纸术，直到东汉以后才普及，纸张发明后，竹木简牍又与纸张并行数百年，东晋的统治者明令用纸作为正式书写材料，简牍制度方告结束。 2、传播：
（1）4世纪传入朝鲜、越南、日本 （2）8世纪左右（唐），阿拉伯人开始用中国的技术设备造纸
（3）12世纪经阿拉伯人传入欧洲
公元751年(唐玄宗十年)唐安西节度使高仙芝率部与阿拉伯军队交战，唐军大败，“怛（da）罗斯之战”產生了战争双方都意想不到的重大影响。此战后，被俘士兵中有从军的造纸工人。阿拉伯最早的造纸工场，是由中国人帮助建造起来的，造纸技术也是由中国工人亲自传授的。最初造的麻纸，是以破布为原料，不但用了中国的技术，而且采用中国式的设备。在蔡伦发明造纸术後的1000多年，欧洲才建立第一个造纸厂。欧洲人是通过阿拉伯人了解造纸技术的，公元1150年，阿拉伯人在西班牙建立了欧洲第一个造纸场。公元1276年意大利建成第一家造纸场，生产麻纸。之后意大利很多城市都建了造纸厂，成为欧洲造纸术传播的重要基地，从那里再传到德国、英国； 西班牙人移居墨西哥后，最先在美洲大陆建立了造纸厂，墨西哥造纸始于 1575年。荷兰人又将造纸术传入美国（1690年），再传入加拿大（1803年），到十九世纪初叶，造纸术已遍及世界。
4、影响
（1）促进了文化的交流和教育的普及。使得信息的记录、传播和继承都有了革命性的进步。造纸术的改进是书写材料的一次伟大革命，自从人类使用纸记录信息，记录的效率提高了，便于携带储存，有利于信息和文化的传播，促进了书法艺术的发展、繁荣和汉字字体的变迁，因为在纸上可以随心所欲地挥毫，没用任何限制。
（2）深刻影响了世界文明的发展进程。在中国古代的发明中，纸的发明影响最为久远，对文明的发展和社会进步的积极作用也最为显著。纸自从被发明出来一直到现在一直为人们所使用，网络信息技术再发展，也无法取代纸。纸传到欧洲以前，欧洲人把字写在石头、蜡板、纸草、羊皮上。纸草一经折叠就会断裂，不容易保存；羊皮则很贵，抄写一部《圣经》，就要用三百多只羊的皮。纸的发明提高了信息的传播速度，知识在平民中的普及得以实现，促进了欧洲的文艺复兴和宗教改革。而且不污染环境，百利而无一害。虽然现代的造纸工业已很发达，但其基本原理仍跟蔡伦造纸的方法相同。造纸原料十分之七八已为木浆所代替，但造高级印刷纸、卷烟纸、宣纸和打字蜡纸等，仍不外蔡伦所用的破布、树皮、麻头、废鱼网等原料。
（二）指南针（新航路开辟的条件）
1、方向测定技术的进步
在指南针发明以前，古人是用天星来辨别方位的，晚上通过观察北极星定方位，白天通过日影来分辨方位，利用太阳的投影方向来测定并划分时刻的计时仪器，日晷(gui)就是最早的罗盘（如将晷面水平放臵而晷针指向北极，晷面和晷针之间的夹角就是当地的地理纬度）
中国古人认为，人的气场受宇宙的气场控制，人与宇宙和谐就是吉，人与宇宙不和谐就是凶。于是，他们凭着经验把宇宙中各个层次的信息，如天上的星宿、地上以五行为代表的万事万物、天干地支等，全部放在罗盘上。风水师则通过磁针的转动，寻找最适合特定人或特定事的方位或时间。罗盘的发明和应用是人类对宇宙、社会和人生的奥秘不断探索的结果。
（1）战国：司南：是最早的磁性指向器
在春秋战国时期，由于正处在奴隶制社会向封建社会过渡的大变革时期，生产力有了很大的发展，特别是农业生产更是兴盛发达，因而促使了采矿业、冶炼业的发展。在长期的生产实践中，人们从铁矿石中认识了磁石 《吕氏春秋》记载：“慈石（慈石即现在说的天然磁铁）召铁,或引之也”。我国最早记载天然磁矿石能吸铁的文献。古人称“磁”为“慈”。古人把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为石是铁的母亲，但石有慈和不慈两种，慈爱的石头能吸引他的子女，不慈的石头就不能吸引了。
唐代的《元和郡县志》说：“秦磁石门，在咸阳东南十五里。东南有阁道，即阿房宫之北门也，累磁石为之。着铁甲入者，磁石吸之不得过。羌胡以为神。”阿房宫的磁石门是世界上第一个磁性警卫装臵，防止身怀利刃的刺客混入皇宫 人们根据磁石指示南北特性，制成“司南”，这是世界上最早的指南仪器，用天然磁铁矿石琢成一个杓形的东西，放在一个光滑的盘上，盘上刻着方位，这个磁勺在底盘上停止转动时，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北，司就是指的意思，是世界上最早的磁性指南仪器，是现在所用指南针的始祖。
记载司南的最早的文献是《鬼谷子》，其中写道：“郑人之取玉也，必载司南之车，为其不惑也。”郑人去取玉，必须要带上司南，就是为了避免方向的迷失。 《韩非子〃有度篇》说，“故先王立司南，以端朝夕”。端朝夕即正东西
东汉王充的的《论衡〃是应篇》说：“司南之勺，投之于地，其柢指南。”勺状的司南，放在地盘上，它的勺柄必然自动指向南方。
（2）北宋：
①军事学著作《武经总要》中，提到一种指南鱼。其中说：行军的时候，如果遇到阴天黑夜，无法辨明方向，就应当让老马在前面带路，或者用指南车和指南鱼辨别方向。说明在北宋，我国已经有指南鱼，并且把它应用到军事方面去。《武经总要》中记载制作和使用指南鱼的办法，它用薄铁叶裁成鱼形，鱼的腹部略下凹，像一只小船，进行人工磁化，即臵炭火中烧，铁片烧红后蘸水，放臵在子午线的方向上，使它接触磁石，钢片做的鱼利用地球磁场被人工磁化，然后一定角度放入水中，让指南鱼浮于水面，就可以指向南方。
优点：使用指南鱼，比使用司南要方便，它不需要再做一个光滑的铜盘，只要有一碗水就可以了。盛水的碗即使放得不平，也不会影响指南的作用，因为碗里的水面是平的。而且，由于液体的摩擦力比固体小，转动起来比较灵活，所以它比司南更灵敏，更准确。
②沈括在《梦溪笔谈》中记载了用磁石摩擦钢针制作指南针的技术，是历史上对指南针的最早记载，在中国古代，指南针起先应用于祭祀、礼仪、军事和占卜与看风水时确定方位，后来，又发展成磁针和方位盘联成一体的罗盘。
“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常偏东，不全南也。”行家用磁石磨成针的形状针头锋利，就可以指向南方；然而常常略微偏东，不全是指南。这是世界上关于地磁偏角的最早记载。西方直到公元1492年哥伦布第一次航行美洲的时候才发现了地磁偏角，比沈括的发现晚了四百年。沈括不仅记载了指南针的制作方
法，而且通过实验研究，总结出了四种放臵指南针的的方法，放在水上常震动摇摆（将磁针横穿灯芯草，放入盛水的磁碗中，借助浮力使磁针漂浮指示南北的水浮法，最先应用于航海导航），放在指甲上或碗边都可以这样做，运转的速度特别快，只是在坚硬光滑的表面容易滑落掉下，不过这几种方法都不如悬挂法是最好的。它的方法是取新产的丝绵中一缕单根的蚕丝，用芥菜种子的蜡抹在上面，粘在针的中间位臵，在没有风的地方悬挂，针就常常指向南方，其中有的针磨好了则指向北方。我家指南，指北的针都有。磁石指向南方，和柏树的树枝指向西方（柏树的树枝长的都是抄西的）一样，没有办法探究它的原理。
③北宋时，制成指南针，开始用于航海事业
北宋《萍洲可谈》中记有：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦则观指南针。”这是世界航海史上最早使用指南针的记载，北宋指南针已经用于航海，特别是在阴天时靠指南针辨别方向，而在晴天观测日月星辰
（3）南宋：
①指南针广泛用于航海事业
南宋《诸藩志》：“渺茫无际，天水一色，舟舶来往，惟以指南针为则。昼夜守视惟谨，毫厘之差，生死系矣” （在茫茫无际的大海中，天际与水边连接在一起，大船小船在海中的往来，都是以指南针为方向。昼夜认真注意指南针的方向，丝毫不敢差，因为关系到生死）
反映了南宋时指南针的使用更广泛、更精确，同时指南针的使用促进了航海业的发展，南宋时海上航行完全使用指南针来定向，这时指南针由阿拉伯人传到欧洲，为后来欧洲航海家的航海活动创造了条件
②木刻指南鱼和指南龟。后来对指南鱼进行了改进，南宋《事林广记》中介绍了当时民间流行的指南装臵——木刻的指南鱼和指南龟。《事林广记》记载了用木头做指南鱼的方法：用一块木头刻成鱼的样子，有手指那么大，木鱼腹中臵入一块天然磁铁，磁铁的S极指向鱼头，用蜡封好后，从鱼口插入一根针，就成为指南鱼。将其浮于水面，鱼头指南。指南龟也是用木头刻成的，放磁铁的办法和木头指南鱼一样，插在尾部。指南龟不放在水里，人们在它的肚子下面挖一个洞，把它装在光滑的竹钉上面，使它便于自由转动，它尾部的那根针，也会自动指向南方。指南龟是一些懂得方术的方士创造的，做成以后只是用来变戏法。所以《事林广记》的作者将其当作了“神仙幻术”。
指南车：是中国古代用来指示方向的一种机械装臵。它与指南针利用地磁效应不同，利用齿轮传动系统和离合装臵，由车上木人指示方向。不论车子转向何方，木人的手始终指向南方，指南车的自动离合装臵显示了古代机械技术的卓越成就。
关于指南车的出现时间。一说黄帝作，黄帝与蚩尤作战时，蚩尤作大雾，黄帝造指南车为士兵领路。二说周公作，是因“越裳氏”来进贡，迷失了归路，周公造“五乘”指南车，为他们引路。最早的确切记载是三国时马钧（龙骨水车），第一个成功地制造指南车的人。从三国时开始，历代史书几乎都有指南车的记载，但是都比较简略。直至宋代才有完整的资料，《宋史》中对指南车的结构和各齿轮大小和齿数都有详细记载。但对其他朝代指南车的内部结构，未见任何古籍及参考资料，也就无法证明其他朝代指南车内部是利用了什么原理。但如指南车利用了磁铁的指极性，而指南车出现的时间不可能早过磁铁的发现，中国磁铁的发现时间为公元前三世纪，与黄帝与周公发明指南车矛盾。元朝建立后，少数民族统治中国，并不重视汉族以往的传统，未见再研制指南车了，便从此绝迹。
记里鼓车：是一种会自动记载行程的车辆，被称为中国古代机器人。东汉张衡发明，但没有详细记载，第一个在史书中留下姓名的记里鼓车机械专家，是三国时代的马钧。到北宋时记里鼓车制造方法才有了比较详细记载，基本原理和指南车相同，记程功能是由齿轮系完成的，车中有一套减速齿轮系，始终与车轮同时转动，最末一只齿轮轴在车行一里时正好回转一周，车子上层的木人受牵动，由绳索拉起木人右臂击鼓一次。记里鼓车的创造是近代里程表、减速器发明的先驱。从文献材料来看，它只是皇帝出行时必不可少的仪仗之一，用途很狭窄。其次，是比较笨重，携带和使用不便。故一经战乱，其器失传不存。至元代此车已不见于记载。
2、指南针的传播： 12世纪末至13世纪初由海路传人阿拉伯，然后再传人欧洲（宋元）。
3、指南针技术的应用和意义
(1)对于军事实践和经济生活有着重要作用。
(2)对于航海事业的发展意义重大
指南针的发明和应用对世界经济文化的交流发展起了巨大的推动作用。为明代航海家郑和运航东非等地提供了条件；为哥伦布发现美洲的航行和麦哲伦的环球航行，提供了技术保证。
（三）火药
1．火药的发明历程：
中国传统火药的基本成分是硝石、硫磺和木炭。硫磺也可以用雄黄代替，木炭也可以用油脂、沥青代替。而火药的发明，关键是在对硝石的识别、性能的了解以及其加工、提纯工艺的进步 （1）实践经验：源于炼丹制药，
火药的发明是人们长期炼丹制药实践结果，炼丹家的目的是寻找长生不老之药，这样的目的是不可能达到的。炼丹术流行了一千多年，最后还是一无所获。但是，炼丹术所采用的一些具体方法显示了化学的原始形态。中国炼丹术主要是采用火炼的方法，而硝石、硫磺又都是最常用的药剂，炼丹家对于硫磺、砒霜等具有猛毒的金石药，在使用之前，常用烧灼的办法“伏”一下，“伏”是降伏的意思。使毒性失去或减低，这种手续称为“伏火”。
唐初的名医兼炼丹家孙思邈在《丹经内伏硫磺法》中记有：硫磺、硝石各二两，研成粉末，放在销银锅或砂罐子里。掘一地坑，放锅子在坑里和地平，四面都用土填实。把没有被虫蛀过的三个皂角逐一点着，然后夹入锅里，把硫磺和硝石起烧焰火。等到烧不起焰火了，再拿木炭来炒，炒到木碳消去三分之一，就退火，趁还没冷却，取出来，这就伏火了。是我国现在看到的第一部记载火药配方的书。 炼丹家有意要使药物引起燃烧，以去掉它们的猛毒。虽然知道硫、硝、碳混合点火会发生激烈的反应，并采取措施控制反应速度，但是因药物伏火而引起丹房失火的事故时有发生，若炼丹家发奇想，再掺入些草药、油脂、蜂蜜之类的东西，就构成了一个原始的火药配方，难免发生“炸鼎”的灾难事故。
唐代《真元妙道要略》：“有以硫磺、雄黄合硝石并蜜烧之，焰起烧手面及烬屋舍者。”书中说“以硫磺、雄黄合硝石，并密烧之”，会发生“焰起，烧手面及火尽屋舍”的现象。这里的“密”应该是蜂蜜的“蜜”。蜜加热能变成炭。硫磺、硝石与炭混合，这就是火药的配方。炼丹起火，启示人们认识并发明火药。这些“祸事”不断发生，炼丹家开始反复研究将硝石硫磺转性避免爆炸，同时也认识
到怎样的配方可以发生最猛烈的爆炸和燃烧，于是火药的配方由炼丹家转到军事家手里，引导着他们走向火药的发明和火器的研制。
（2） 知识积累：
①商周时期：人们在冶金实践中广泛使用木炭
②春秋战国时期，制作火药的原料硫磺、硝石已经为人们所熟知。
③东汉《神农本草经》中，硫磺、硝石都被列为重要的药材，对炭、硫、硝三种物质性能的认识 为火药的发明准备了条件
④东晋葛洪的《抱朴子〃仙药》中已提到“火药”
⑤唐代，在炼丹时偶然发现火药，最早记载于孙思邈的《丹经》
2．火药的应用 (1)唐末至宋初火药开始用于军事（火药箭）
唐朝末年，火药已被用于军事。火药发明之前，火攻是军事家常用的一种进攻手段，那时在火攻中，用了一种叫做火箭的武器，它是在箭头上绑一些像油脂、松香、硫磺之类的易燃物质，点燃后用弓射出去，用以烧毁敌人的阵地。这是我国目前已知使用火药武器的最早记录。攻城守城常用一种抛石机抛掷石头和油脂火球，来消灭敌人。火药发明之后，利用抛石机抛掷火药包以代替石头和油脂火球，作燃烧性兵器，是现代热兵器的始祖。
火药箭（北宋）：这种方法是在箭杆前端缚火药筒，点燃后利用火药燃烧向后喷出的气体的反作用力把箭簇射出，这是世界上最早的喷射火器。
(2)北宋：火药在军事上广泛运用
①宋神宗改革了军制，设臵了军器监，总管京师各州的军器制作，规模宏大，分工很细，其中有“广备攻城作”，即国防工场，其中就有专门研制火药的作坊。《武经总要》记录了当时三种火药配方，以不同的辅料，达到易燃、易爆、放毒和制造烟幕的不同目的，这些配方是世界上最早以火药命名并用于军事的配方 ②火蒺藜：装有火药的燃烧性球形火器。其结构一般以硝、硫、炭及其他药料的混合物为球心，用多层纸、布等裱糊为壳体，壳外涂敷沥青、松脂、黄蜡等可燃性防潮剂。使用时点燃抛至敌方，球体爆破并生成烈焰。还可掺杂铁蒺藜或改变药物配合，达到施毒、发烟、鸣响等多种效应。铁蒺藜上有尖刺，菱角型，用火点着药线抛出去，不但会燃烧，里面的铁蒺藜会把人打死打伤。公元1000年，士兵唐福向宋朝廷献出了他制作的火箭、火球、火蒺藜等火器。1002年，冀州团练使石普也制成了火箭、火球等火器，并做了表演。到明代后期，火球类火器又有增多。主要有神火混元球、火弹、火妖等毒杀性火球；火炮：《武经总要》中记录的早期火药兵器，还没有脱离传统火攻中纵火兵器的范畴，随着火药和火药武器的发展，逐步过度到利用火药的爆炸性能。到了北宋末年，已有霹雳炮，这时的炮弹已是以铁作外壳，威力极大，弹丸已可爆炸，声如霹雳，故称之霹雳炮，靖康元年曾用霹雳炮击退金兵对汴京的围攻。震天雷（内部填有火药或其他易燃物，上安引信，使用时根据目标远近，决定引线的长短，被用作一种投射武器投入敌人中间爆炸，震天雷有两种，一种是用火点燃，用时由投石机发射，射至远处爆炸；另一种是用火点燃，就地爆炸，比如守城时从城墙上向下面投掷，效果相当于今日之手榴弹）等爆炸性很强的武器。后来蒙古南侵之时，金军也学会类似的方法抗蒙，据《金史》描述，震天雷“火药发作，声如雷震，热力达半亩以上，人与牛皮皆碎迸无迹，甲铁皆透” ，引爆后能将生铁外壳炸成碎片，并打穿铁甲，对火药威力的一个真实写照。
(3)南宋：突火枪
南宋时出现了管状火器，以巨竹筒为枪身，内部装填火药弹。外壁上有一点火小孔，后段是手持的木棍。发射时以木棍拄地，左手扶住铁管，右手点火，发出一声巨响，射出石块或者弹丸，射程远达150步(约230米)。这种火器中的子弹大约是用瓷片、碎铁、石子之类组成，类似于后世枪炮，是世界第一种发射子弹的步枪
意义：突火枪的出现是火器发展中的又一重大进步，这是燃烧性火器过渡到管形射击火器的发展阶段，是所有现代管状喷射武器的鼻祖，却尚未使用金属发射管。元明之际，这种用竹筒制造的原始管状火器改用铜或铁，铸成大炮，称为“火铳”
（5）元朝：铜火铳
元朝建立后，重视发展新型火器，集中各地工匠于大都，研制新式兵器，重新调整火药的配方，使同样体积的火药，效能提高了约三倍。铸造了铸有铭文最早的铜火铳。同时还制造出了早期的手铳，但威力小、射程低，基本上没有使用价值，给军官们作为玩物到更合适一些。 它是依据南宋突火枪的发射原理制成的。同火枪相比，火铳的使用寿命长，发射威力大，是元军和元末农民起义军使用的利器金属
这一时期战争频繁，错综复杂，有南宋对金、金对蒙古、蒙古对南宋、蒙古西征等多种战争。交战的各方都全力利用和研制新式火器，以便战胜对方，促进了火器的发展
（6）明朝：自动爆炸的地雷、水雷和定时炸弹
①创造了早期的自动爆炸的地雷、水雷和定时炸弹，这些火药武器在当时都是世界上最先进的
水底龙王炮：用香作为定时引信的原始漂雷，是世界上最早出现的漂雷，是一种古老的水雷，它的构造是用牛尿泡（即牛的膀胱）做雷壳，以保持水密，内装火药，以香点火作引信，起到延时引爆的作用。牛的尿泡联接在浮于水面的木板下面，用羊肠给香火通气，无论木板随波浪上下，水也不能灌入，保证香能正常燃烧。牛尿泡下面坠有一定重量的石块，以保持漂流时的平稳。明朝嘉靖年间，我国东南沿海经常有倭寇船只侵袭。为了对付海盗的入侵，明朝水师用“水底龙王炮”打击当时侵扰中国沿海的倭寇。
②军用火箭：明代在作战火器方面，发明了多种“多发火箭”，如同时发射10支箭的“火弩流星箭”；发射32支箭的“一窝蜂”；最多可发射100支箭的“百虎齐奔箭”等。明燕王朱棣与建文帝战于白沟河，就曾使用了“一窝蜂”。是在木制的桶状发射器里，安放32支绑有火药筒的箭矢，火药筒由总药线连在一起。作战时，将它埋在地下，点燃总药线，箭矢就会如蜂群一样飞出来，杀伤敌人，这是世界上最早的多发齐射火箭，堪称是现代多管火箭炮的鼻祖。神火飞鸦，外型如乌鸦，.用细竹或芦苇编成，内部填充火药，鸦身两侧各装两支“起火”，“起火”的药筒底部和鸦身内的火药用药线相连。作战时，用“起火”的推力将飞鸦射至100丈开外，飞鸦落地时内部装的火药被点燃爆炸。爆炸时的飞鸦宛如今日的火箭弹。是世界上最早的多火药筒并联火箭，它与今天的大型捆绑式运载火箭的工作原理很相近。到了16世纪，抗日名将戚继光已在军中大量装备火箭。箭长5尺以上，绑附火药筒，能远射300步，倭寇见之丧胆。火龙出水，可以在距离水面三、四尺高处飞行，专用于水战。竹筒制的在龙形外壳上缚四支大“起火”，腹内藏数支小火箭，大“起火“点燃后推动箭体飞入敌阵，如火龙出于水