按照發明的時間順序:
指南針
指南針是用來判斷方向的簡單工具。原名新浪。主要部件是可以在軸上自由旋轉的磁針。磁針在地磁場的作用下可以保持在磁子午線的切線方向。磁針的北極指向地理南極,這個性質可以用來辨別方向。它常用於航海、大地測量、旅遊和軍事。
指南針的發明是我國勞動人民在長期實踐中對物體磁性認識的結果。由於生產勞動,人們接觸到了磁鐵礦,並開始了解它的磁性。人們首先發現了磁鐵吸引鐵的性質。後來發現了磁鐵的指向性。經過多次實驗和研究,終於發明了壹種實用的指南針。
指南針的始祖出現在戰國時期。它是由天然磁鐵制成的。它看起來像壹個圓底的勺子,可以放在光滑的“場地”上保持平衡,可以自由旋轉。當它靜止時,勺子的柄會指向南方。古人稱之為“司南”,在當時的《韓非子》壹書中有:“王力司南取時先。”“早晚收場”的意思是方,東方。《鬼谷子》中記載了新浪的應用,鄭人采玉時帶著新浪,以確保不迷路。
春秋時期,人們已經可以將硬度為5-7度的軟玉、硬玉打磨成各種形狀,因此也可以用硬度只有5.5-6.5度的天然磁鐵來制作司南。東漢王充在《論衡》壹書中對司南的形狀和用法做了明確的記載。新浪是經過琢磨用壹整塊天然磁鐵做成的,勺子的手柄經過極導,使整個勺子的重心正好落在勺子底部的正中間,勺子放在壹個光滑的場地,周圍是壹個四維的莖幹和樹枝,合成24個方向。這個設計是古人仔細觀察了自然界中許多與磁性有關的現象,積累了大量的知識和經驗後,經過長期研究完成的。新浪的出現是人們對磁鐵手指極性認識的實際應用。但是,新浪也有很多缺陷。天然磁鐵不好找,加工過程中受沖擊受熱容易失磁。所以新浪的磁性比較弱,與站點的接觸要非常順暢,否則會因為轉動摩擦阻力太大而難以轉動,達不到預期的引導效果。而且新浪有壹定的體積和重量,不方便攜帶,這可能是新浪長期沒有被廣泛使用的主要原因。
指南針的原型“新浪”確定後,通過實際演練開發出了“導盲魚”、“導盲龜”等其他許多指南針。在古代,人們常把薄薄的鐵葉切成魚的形狀,魚的腹部略凹,像壹只小船。磁化後浮在水面,可指南北。這是導盲魚,當時是作為遊戲用的。南宋時,陳在《廣記》中介紹了另壹種導魚、導龜的制作方法。這種無指魚和《武經通論》中記載的不壹樣。用手指大的木頭雕刻成魚的形狀。在木魚的肚子裏放壹塊天然磁鐵,磁鐵的S極指向魚的頭部。用蠟封住後,從魚的口中插入壹根針,就成了無指魚。把它浮在水面上,壹個魚頭導,也是水針的壹種。
導遊龜是當時流行的新設備。在木龜的腹部放置壹塊天然磁鐵,在木龜的腹部下方挖壹個光滑的洞,並將其對齊,放在壹個尖尖的竹釘上,竹釘直立在木板上,這樣木龜就被放置在壹個固定的可自由旋轉的支點上。因為支點處的摩擦力很小,所以木龜可以自由轉動導軌。當時不是用來導航的,是用來幻術的。但這是後來出現的幹旱羅盤的前身。
火藥
它由硝石、硫磺和木炭的混合物制成。當時人們把這三樣東西當藥來治病,所以取名“火藥”,意為“火藥”。
自秦漢以來,煉金術士就用硫磺、硝石等物質煉丹,並從偶然的爆炸中獲得靈感。經過多次實踐,他們找到了火藥的配方。三國時期,壹位聰明的技師馬俊,用紙包火藥,做出了娛樂用的“爆炸頭仗”,開創了火藥的應用。
唐朝末年,火藥開始應用於軍事。人們用投石機點燃火藥包,扔出去燒死敵人。這是最原始的火炮。後來,人們在箭桿頭部附近包裹球形火藥,點燃導火索。後來,他們用弓箭射火藥,燒死敵人。還有火藥,毒藥,加上壹些浸出,桐油等。,搗碎在壹起做成毒球。點燃後用弓箭射死敵人,成了“萬人敵”。宋代時,人們將火藥裝入竹筒中,在火藥後面綁上微小的“定向棒”,點燃火管上的硝酸鹽,使管內火藥迅速燃燒,產生向前的推力,使其飛向敵陣爆炸。這是世界上第壹枚火藥火箭。後來發明了火槍和槍。這些是用竹子制成的原始管狀火器,它們是現代槍支的祖先。
造紙
大約3500年前的商朝,中國就有了刻在龜甲獸骨上的文字,稱為甲骨文。春秋時期,龜甲、獸骨被竹片、木屑代替,稱為竹簡、木簡。甲骨文和竹簡都很重。戰國時期,思想家惠施外出講學,隨身帶了五本書和簡牘,於是有了學富五車的典故。西漢時,宮廷貴族中,用絲綢或棉紙書寫。蠶絲是蠶絲的總稱。在絲綢上寫字,很容易寫。它不僅比竹簡多得多,還可以在上面作畫,但價格昂貴,只有少數皇家貴族才能使用。在公元前2世紀的西漢早期,紙就已經出現了。
東漢元興元年(公元105年),蔡倫在總結前人制作絲織水晶經驗的基礎上,以樹皮、破漁網、破布、麻頭等為原料,發明了適合書寫的植物纖維紙,使紙成為廣泛使用的書寫材料。叫做“蔡侯紙”。
蔡倫只是改進了造紙術,不是紙的發明者。
造紙術在7世紀通過朝鮮傳入日本。它在8世紀中葉傳播到阿拉伯半島。直到公元12世紀,歐洲才開始效仿中國,建立工廠造紙。
印刷
始於隋代的雕版印刷,經宋仁宗的畢升發展完善,產生了活字印刷術,由蒙古人傳到歐洲,所以後人稱畢升為印刷術的始祖。中國的印刷術是現代人類文明的先驅,為知識的廣泛傳播和交流創造了條件。
雕版印刷就是用刀在壹塊木頭上刻出壹個凸出的反寫,然後上墨印在紙上。每印壹本新書,板子都要從頭刻,非常慢。刻錯了就要重新刻,辛苦可想而知。
公元1004年至1048年間,北宋刻家畢升用細而粘的泥土做成長方形的長柱,上面刻上字,放入窯中用力燒制,形成活字。然後根據文章內容,把字按順序排好,放在鐵架上做成印刷板,再放在火上加熱壓平,就可以印刷了。打印後取下活字,下次再用。這種改進的印刷被稱為凸版印刷。
這種印刷方法雖然原始簡單,但和現代印刷術的原理是壹樣的,讓印刷技術進入了壹個新的時代。
後來元代著名的農學家、機械師王鎮發明了適合漢字復雜特點的木制活字和比較簡單的轉盤排版法,後來又發明了金屬活字,改進了活字印刷。唐朝的印刷版畫傳到了日本。8世紀後期,日本完成了《達拉尼經》,隨後流傳到朝鮮民主主義人民共和國、阿聯酋和東歐。15世紀,德國人學會了用合金鑄造建築,畢升開創的活字印刷術傳遍了歐洲。
北宋科學家、政治家沈括曾在《孟茜談》中寫過壹篇名為《活板門》的文章,裏面詳細介紹了活板門印刷的全過程,通俗易懂,非常詳細。