“四大发明”在宋代的发展.ppt

中国文化概论,“四大发明”在宋代的发展,中国古代有举世闻名的“四大发明”，它们是造纸术、印刷术、火药和指南针。 造纸术发明于汉代，雕版印刷和火药是唐朝人发明的，指南针和活字印刷术是在宋代发明的。 经过宋代的发展，“四大发明”已经基本成形。 “四大发明”是中国古代科技成就的杰出代表，在世界科技史上占有十分重要的地位，是中国人民对世界文明的巨大贡献。,（一） 造纸术在宋代的发展 1造纸技术的进一步成熟,中国汉代发明了造纸术，蔡伦对此有重大贡献。,到了唐代，造纸业有很大发展，官府设置了许多造纸作坊。麻纸仍是主要用纸，产量相当可观。 唐玄宗时，每月发给集贤书院四川产的麻纸数量就达五千番之多。藤纸是名贵的纸张，质地优良，成为官员文书的主要用纸。 中晚唐时，竹子在南方开始成为造纸的原料。竹子纤维硬而易断，技术处理比较困难。所以竹纸的出现，说明唐代造纸技术有很大进步。,唐代造纸中加矾、加胶、涂粉、涂蜡、洒金、染色等加工技术也有提高。 纸的品种繁多，出现了全国闻名的“玉版宣”、十色笺、五色金花绫纸、薛涛深红小彩笺等，还出现了各种以花鸟禽兽为图案的模底纸（即水纹纸）。,造纸的技术到了宋代便更加成熟。 宋代纸的主要产地有：浙江的会稽和剡溪、安徽的徽州和池州、江西的抚州、四月川的成都和广东的广州。 这时人们在大量生产普通用于书籍印刷和日常书写用纸的同时，还生产了各特种纸，如巨幅纸和绘画用纸，满足了人们的不同需求。,宋代人还把在造纸实践中的经验不断加以总结，写出了有关造纸的专门著作。 其中最重要的是苏易简的文房四宝中的纸谱，纸谱共分四个部分，对麻纸、藤纸、树皮纸、竹纸、草纸等的加工和用途作了较为详尽的说明，这本书是宋代人对中国造纸技术进行了较为完整的总结，具有很高的学术价值。,除了树皮纸外，宋代人主要使用的纸有竹纸和草纸。 竹纸是唐朝人发明的，到宋代被普遍使用，江苏和浙江是宋代竹纸的主要产地。但在北宋前期，竹纸在质量上尚存在着不少的问题。,苏易简文房四宝纸谱中有这样的记载：“江浙间多以嫩竹为纸，盖随手翻裂，不复粘也。” 但在随后的时间里，竹纸的质量迅速得到大幅度的提高。,今天我们看到的宋代人留下的书法作品，其中有不少作品都是书写在竹纸上的，可看出纸的质量非常好。 从原料上分析，竹子纤维含量丰富，因而竹纸的品质要优于先前的麻纸、藤皮纸。宋代竹纸渐渐取代了麻纸和藤皮纸，成为人们大量使用的纸制品。 而在西方，竹纸最早出现在19世纪，比中国晚了千年左右。,除了竹纸外，宋代人还发明了草纸的制作方法。 苏易简文房四宝纸谱中有这样一段关于草纸的记载：“浙人以麦茎、稻杆纸为之者脆薄焉，以麦槁、油藤纸为之者尤佳。” 这是迄今我们发现的有关草纸制作的最早记载，而西方也是到了19世纪的时候才出现了草纸。,2抄纸技术的大大提高 宋代单张纸的尺寸变得愈来愈大，这时候已经出现了长达三至五丈的纸，这种纸的出现说明宋代抄纸的技术有了很大的提高。,屠隆的纸笔墨砚笺上说，宋代“有匹纸，长三至五丈，陶谷家藏数幅，长如匹练，名鄱阳白”。 从苏易简文房四宝纸谱的记载来看，这种大尺寸的纸主要产于安徽南部，是在一种长船式的水槽中进行抄纸作业的，这在当时是非常先进的技术。,宋代抄纸技术提高的另一标志是造纸添加剂的推广，这种添加剂也就是明代人所说的“纸药”。 “纸药”其实是一种植物黏液，在抄纸时加入纸浆，起到悬浮剂的作用，加入这种添加剂的纸薄而均匀，具有较高的品质。,南宋周密癸辛杂识中就有这样一段关于“纸药”的记载：“凡撂纸，必用黄蜀葵梗叶，新捣方可以撂，无则沾粘，不可以揭。如无黄葵，则用杨桃藤、槿叶、野葡萄皆可。但取其不粘也。”,中国的造纸技术首先传到周边国家。 公元3世纪时，越南已掌握了造纸技术。 3至4世纪时，造纸技术传到了朝鲜。 7世纪初，日本人通过朝鲜也掌握了造纸技术，并自行造纸。,造纸技术传人阿拉伯要到8世纪。 唐天宝十年（751),唐将高仙芝率大军3万西征，与阿拉伯军队战于但罗斯，唐军大败，很多唐军士兵成了俘虏。俘虏中有造纸工匠。他们被送到撒马尔罕，在那儿成立了阿拉伯第一家纸坊。从此，阿拉伯市场上有了本地生产的纸。,794年左右，巴格达出现了阿拉伯世界的第二家纸坊。从这时起，纸张代替羊皮成为主要书写材料。 之后，叙利亚的大马士革和班毕都以产纸闻名。986年阿拉伯人征服摩洛哥。并于1100年在摩洛哥首府非斯城建成新的纸厂，非斯城成为了造纸中心。造纸技术又从非斯传入欧洲。,12世纪初，西班牙的萨蒂瓦出现了欧洲第一家纸坊。当地盛产亚麻，这是造纸的好原料。 13世纪，意大利法布里亚诺有了第一家意大利造纸厂。造纸技术又从意大利传入德国。 1390年纽伦堡出现了纸坊。 到15世纪后期，欧洲大部分地区都在使用纸张了。,(二) 雕版印刷的发展和活字印刷术的发明 1唐五代的雕板印刷术 中国的雕板印刷术的发明，是在6世纪初的隋唐之际。,雕板印刷术就是把文字刻在一整块木板上，再在这块整板上加墨印刷。 当时主要用于刻印佛像、佛经、诗集、音韵书以及历法、医药等科技书籍。 据明代学者邵经邦所记，中国最早的刻本书是唐太宗贞观十年（636)左右刻印的长孙皇后的女则。,7世纪中叶，“玄奘以回锋纸印普贤像，施于四方，每岁五驮无余”（冯贽云仙散录引僧园逸录）。 1974年在西安柴油机厂出土陀罗尼经咒，据研究是初唐即7世纪初叶印刷出来的。这是迄今所见世界上最早的印刷品。,现存世界上第一部标有年代的木板印刷品是咸通九年(868)王玠出资刻印的金刚般若波罗蜜经，可看出刻印技术已很成熟。 唐末成都印刷的书籍中，也有金刚般若波罗蜜经、陀罗尼经等佛教经典。 据长庆四年（825）元稹的记述，当时江浙一带不少人把他和白居易的诗“模勒”（即刊刻），“卖于市肆之中”。,9世纪中叶日本来华名僧宗睿于咸通六年（865）回国时，带有印刷的书籍唐韵一部5卷和玉篇一部30卷，说明当时已印刷多卷本的书籍。 五代后唐明宗长兴二年（931)，冯道等人倡议刻印儒家经典。 从长兴三年起，历经后唐、后晋、后汉、后周四朝，到后周广顺三年（953)，前后22年，刻成儒家经典130册，并印刷出售。五代时还刻印了大量的佛经。,2宋代雕版印刷业的繁荣 宋代的雕版印刷业的生产规模和生产数量取得了惊人的进展。其中，官刻、坊刻、私刻成为三大主干力量。,官刻即政府刻印业。 宋代中央政府的刻印机构主要是国子监。 景德二年（1005）五月，宋真宗到国子监视察，当问及当时雕刻书板数量时，邢昺回答：“国初不及四千，今十余万。经、传、正义皆具。”就是说，从宋代建国到景德二年的40年间，国子监雕刻的书版增长了25倍。 国子监雕印的除大量经书、史书外，还有许多医书。,坊刻是书坊刻书。 最有名的是临安亲坊陈起父子书籍铺和建安余氏刻书世家最为有名。,私刻是私人出资校刻的书。 私刻书校订精细，如廖莹中刻印的昌黎先生集和河东先生集，历来被誉为神品。,宋代（以及辽、金）刻印的书中有的规模很大，主要是佛藏和道藏。 如宋太祖开宝四年（971）于成都开始版印全部大藏经，共1076部，5018卷。历时12年雕印完工，雕版共13万块。南宋于1132年有王永从在湖州刊刻佛藏5400卷，一年之内即告完工，可见刻工之众多和技术之熟练。,据记载，当时雕刻大部头书籍，往往集中刻工120至160人。 辽代雕印了全本大藏经，并先后赠送了五部给高丽。辽藏又称契丹藏，是根据宋藏翻刻的。当时用糯米胶调墨印刷，这是一种新创。 金代有崔法珍印藏经进于朝廷。金代也刻印道藏，先后刻了六、七副。,宋代的刻书业遍布全国，但以四川的成都和眉山地区、北宋首都开封地区、浙江杭州地区和福建的建阳、麻沙地区最发达，形成了四大刻书中心，并出现了蜀刻、浙刻、闽刻等不同的刻书风格。 总之，宋代雕版刻印力量极强，刻印数量极多，校刻水平极精。许多刻本校勘精当，刀法纯熟，字体遒劲方正，行款疏朗，版式舒展，纸墨精致，因而备受后人珍视。,3铜版印刷术的发明 当今学术界有一些学者认为，中国铜版印刷技术发明于五代。但到目前为止，我们还不能举出令人信服的史料来说明这一论点。 但是铜版印刷术在宋代已得到广泛应用，则是确实无疑的。,宋代用铜版印刷的制品很多，如南宋的纸币“会子”。 上海博物馆就收藏有宋代用来印制会子的铜版，其外观呈长方形，上半部的右边是会子的票面额“大壹贯文省”，左边是料号，中间是赏格文：“敕伪造会子犯人处斩，赏钱一千贯”，中部印有“行在会子库”五个大字，下部饰有花纹图案。,在中国历史博物馆的藏品中，我们发现了宋代用铜版印制的商品广告“济南刘家工夫针铺”，它的上半部中间刻有玉兔捣药图，图案两侧分别写有“认门前白兔儿为记”，下半部还写有“收买上等钢条”等内容。 据有关专家称，此广告作品的印制年代在北宋。 这一切都表明，宋人已经使用铜版印刷技术。,4套色印刷的发明,从目前的史料看，纸制品的套色印刷技术也发明于宋代。 元人费著的蜀剑谱上有这样的记载：“大观元年五月，改交子务为钱引务，版铸印凡六：曰敕字、曰大料例、曰年限、曰背印，皆以墨；曰青面，以蓝；曰红团，以朱。六印皆饰以花纹。红团，背印则以故事。”这说明宋代四川地区普遍使用的纸币“交子”，是用黑蓝红三色套印而成的。 1974年，在山西省应县木塔中发现了辽代统和年间（9831012）彩色雕版印制的炽盛光九曜暇图等印刷物，是世界上迄今所发现的最早的套色印刷实物。,5毕昇的活字印刷术 北宋庆历年间（10411048)，有一个叫毕昇的平民发明了活字印刷术。,北宋学者沈括在梦溪笔谈中对毕异的发明有着详细的记述：用胶泥刻字，每字一印，用火烧煅，使其陶化而变得坚硬；每一字都做几个印，常用的如“之”、“也”等这样的字，要做上二十多个印，用作排版时出现重复字时使用；活字的厚薄像铜钱的边，不用的时候用纸贴上，每韵为一贴，置于木格中贮存。排版时，先预备好一块铁板，铁板上铺上用松香、蜡和纸灰混合而成的黏着剂，铁板四周用铁范框住，然后从贮字的木格中将所需用的字取出，把铁范排满，然后用火把铁板加热，使黏着剂熔化，再用一块木板在字的表面按一下，使活字的表面平齐，并与铁板粘牢，接下来便可以刷墨进行印刷了。,如果遇到事先没有准备的字，就随时刻字，烧硬补上，非常快捷。 为提高效率，通常准备两块铁板，在第一板排好进行印刷时，第二板便开始排字了。当第一板印制完毕后，第二板的字也已经排好了。用第二板印刷时，印刷工人便把第一板的字取下重新编排，如此“更互用之，瞬息可就”。 印刷完毕取字时的方法是，把铁板重新拿到火上加热，待黏着剂熔化后，便可轻松把活字从铁板上拿下。因为活字是用泥制成的，所以不会被黏着剂沾染，这样的活字可以被重复使用，非常方便，特别是印制数量较多时，“极为神速”。 毕昇活字印刷术的发明在印刷史上具有里程碑的意义。,在毕昇之后，活字印刷术不断发展。 元代的王祯创制了木活字，他请工匠刻制木活字三万多个，于1298年印刷六万多字的旌德县志，不到一个月，便印成100本。这是有记录的第一部木活字印本。,王祯还创造了转轮排字架，将活字按韵分放在转盘上，每韵每字编好号码，登录成册。排版时一人从册子上报号码，另一人在排字架旁转轮取字，从而使排字效率大为提高。 1319年，有马称德在浙江奉化制木活字十万个，印成大学衍义等书。 1773年，清政府刻成二十五万三千余枚枣木木活字，先后印行武英殿聚珍版丛书138种，共二千三百多卷。 除木活字、泥活字外，元、明两朝还有不少人用锡、铜、铅等金属材料制成活字。,中国印刷术从唐代即开始外传。 先传至日本、朝鲜。接着传入东亚和南亚各国，并西传至波斯（伊朗）。波斯用中国的印刷术印造纸币。经过波斯，中国印刷术又传至埃及和欧洲。 14世纪末，欧洲出现木版雕印的纸牌、圣像、经典以及拉丁文文法课本。 德国谷腾堡在1456年用活字印刷圣经。 此后20年，印刷术传遍了西欧、中欧和南欧各国。 印刷术的西传，对于欧洲文艺复兴和宗教改革运动都起了重要的作用。,(三) 宋代的火药和火器 1宋代火药技术的进一步发展,火药的发明和炼丹术有关系。 硫磺、硝石和炭是制造火药的三种基本成分。 在古代方士的炼丹过程中，人们逐渐认识到了硫磺、硝石的化学性质。如神农本草经上就说“硫磺能化金银铜铁，奇物”。,在炼丹过程中，方士认识到硫磺具有很强的燃烧性，“难以擒制”。 硝石在古代又被称为消石，方士也很早认识到了它的易燃性，且能和多种药品发生作用。 中国是最早发现和使用硝石的国家，所以，阿拉伯人和埃及人称硝石为“中国雪”，波斯人称硝石为“中国盐”。 木炭则更是方士炼丹时常常使用的物质。,火药在魏晋南北朝时期发明。 到了唐朝末期，火药被用于军事领域。 从此以后，由于战争的需要，火药制造技术快速发展，对军事技术产生了重大影响。,北宋政府在首都开封（今属河南）设立了专门生产军用物资的“广备攻城作”，共分11个单位，其中有一作便叫“火药作”。 北宋时期生产的火器主要有弓火药箭、弩火药炮、火蒺藜，这些火器都是用弓弩等发射的，火药的含炭量、含硝量较低，没有引信，仅仅是一种燃烧性兵器，而非爆炸性兵器，不具备大的杀伤力。 南宋时，又出现了喷气式火箭和管形火器，且火药中增加了硝和炭的含量，同时使用了引信，具备了较强的爆炸性，因而具有较强的杀伤力。,2宋代火器的生产和使用 宋代主要生产和使用的火器有弓火药箭、弩火药箭、抛发火炮、喷气式火箭、管形火器。,弓火药箭和弩火药箭是利用弓和弩发射的火器装置。 武经总要上说：“火箭，施火药于箭首，弓弩通用之。其传药轻重，以弓力为准。”曾公亮所记载的这种火箭就是弓火药箭和弩火药箭。 宋史的兵志也有多处对这种火器的记载，如开宝三年（970)，“兵部令史冯继升等进火箭法，命试验，且赐衣物束帛”；咸平三年（1000),“神卫水军队长唐福献所制火箭、火球、火蒺藜”。,抛发火炮是利用抛石机发射的，这种火器最早出现在唐末。 宋人路振九国志的郑璠传记载，904年，杨行密攻打豫章（今江西南昌）时，其手下郑璠命所部“发机飞火，烧龙沙门，率壮士突火先登入城，焦灼被体”。 这是关于抛发火炮的最早记载。,抛发火炮在宋代得到广泛使用，成了战场上最为常见的火器之一。 如宋会要辑稿有载，建炎三年（1129）监察御史林之平建议，福建、广东沿海的船只“用望斗、箭隔、铁撞、硬弹、石炮、火炮、火箭及兵器等，兼防火家事之类”。 包恢在敝帚稿略中也说道：“今欲少效火攻，则所在军中自有火炮之法。左统领自有见成可用之炮。” 到了南宋，抛发火炮的技术又有了进一步的改进，铁质火药包和引信被广泛使用，增强了抛发火炮的爆炸性。,喷气式火器发明于12世纪，是把含硝量较高的火药装入纸筒中，它的工作原理和今天的运载火箭是一样的。 它的制作方法是在纸筒中间留半个插引信的空腔，插入引信，同时用泥把纸筒的上部封住，最后把纸筒绑在箭杆上。 使用时将引信点燃，火药着火后产生的高温气流从纸筒下方高速喷出，从而使纸筒连同箭杆飞起，射向敌阵，这种火器已不再需要借助弓弩等的机械力，而是利用空气对高温火焰流、气流的反作用力来发射，是火器制作的又一个里程碑。,管形火器是现代枪炮的鼻祖，宋史兵志十一有载，开庆元年（1259)，寿春府（今安徽寿县）“造突火枪，以巨竹为筒，内安子窠。如烧放焰绝，然后子案发出，如炮声远闻百五十余步”。 这种突火枪是目前我们所知道的世界上最早的管形火器，由于枪筒是用竹子制造的，所以极不耐用。,但随后不久，中国就出现了用金属制造的管形火器，如1970年在黑龙江阿城县出土的铜制火铳，就是1288年以前制造的管形火器，这在当时是非常先进的武器。,13世纪初，中国发明的火药经过印度传入阿拉伯国家。 元兵西征时又把火箭、毒火罐、火炮、震天雷等火药武器传入阿拉伯。 欧洲人在和阿拉伯人的战争中学会了制造火药和火药武器。 到14世纪中，西欧国家有了关于火药、火器的记载。,(四)指南针的发明和使用 1指南针的发明 中国是世界上最早发现磁铁指极性的国家。,战国时期，中国就发明了磁性指向仪器“司南”。韩非子有度里就有“司南”的记载。“司南”是指南针的始祖，用天然磁石制成，样子像勺，圆底，置于平滑的、刻有方位的“地盘”上，它的勺柄指向南方。 汉代王充论衡星应说：“司南之勺，投之于地，其抵指南。”但“司南”的磁性较弱，与地盘接触处转动摩擦力较大，所以“司南”在长时间内未能得到广泛使用。,到宋代，人们发现了人工磁化的方法，从而发明了指南针。 最早的记载见于相墓书茔原总录（成书于1040年），大意是说，要想确定东西南北四个方向，就必须用丙午指向的针，然后“于其正处，中而格之”，针的指向就是正南的方向。 从书中的记述来看，当时已把磁针与罗经盘配套，作为确定方位的仪器，并且发现了正南偏东7.5度的地球磁偏角，而欧洲人是在四百多年后，即1492年，才由哥伦布在航海探险中发现了磁偏角。,北宋曾公亮等人所编的武经总要中记载了利用强大的地球磁场的作用进行磁化的“指南鱼”，即把薄铁片做成鱼形，用火烧红后，把鱼的尾部蘸入水中，使鱼尾指向正北，且略微下倾，取出来时鱼形薄片已被磁化，将它浮于水面，便是可以用来指向的“指南鱼”了。,另一种人工磁化的方法，见于沈括的梦溪笔谈：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南