三、中国巨大发明
三、中国巨大发明
世界四大文明古国：古埃及、古巴比伦、古印度、中国。
中国四大发明：造纸术、指南针、火药、印刷术。
1、火药：四大发明之一
火药是由火花、火焰等引起剧烈燃烧的药剂，杀伤力和震慑力。据《范子计然》记载，国内春秋时代已有研究；唐初孙思邈《丹经》记载“硫磺伏火法：”（约650年）；宋代《武经总要》（1044年）首次记载用于军用火药配方。
唐朝初期孙思邈伏火配方：硫磺、硝石各二两，研成粉末，加木炭来炒，形成混合物，这就伏火了。唐朝中期清虚子通过改进孙思邈的方子，最终产生了火药的雏形。
904年，杨行密的军队围攻豫章，采用发机飞火，烧龙沙门，带领壮士突火先登入城，焦灼被体。这里所说的“飞火”，就是火炮、火箭之类。北宋时建立了火药作坊，制造了火药箭，火炮等。
到宋代，火药已应用于火铳、火箭等军事武器。
我的祖上每年春节都自己生产“饶阳花炮”，我也每年自制自用，老一辈传给我的爆竹做法是：
（1）火药配方：一硝二磺三两碳，粉末越细越好。以“硝”的制作最难，每年冬天到农村的旧房、厕所等地“扫硝土”，硝土以“遇火产生的火花最多”为最优品种。回家后将硝土放入铁锅内，加入一定水，搅拌均匀并加热，在铁锅底部提前打一个小洞，引一根线，让水滴入下面放置的陶盆内，陶盆接满水后，再倒入锅内继续搅拌均匀，这样反复3次以上，最后将盛满硝水的陶盆放在阴凉处，第二天就能发现陶盆内长满针状的芒硝，将盆内之水继续回用，将芒硝晾干，粉碎后，加上硫黄粉和木炭，就是一种最简单的火药。
（2）火药捻制作：它关系到能否引燃爆竹。采用直竹坯子一条，中间挖空，放入火药刮平，用一定力道将火药弹到薄绵纸上，卷制成捻。关键技术是必须保持药量一致，不能有间断或不匀。
插图7.四大发明之火药（鞭炮制作）
（1）扫硝土
（2）制硝
（3）制火药
（4）制火药捻
（5）制鞭炮
2、造纸术：四大发明之一
以前人们普遍认为是东汉宦官蔡伦于105年发明。最新考古证实，西汉（前2世纪）灞桥纸、放马滩纸地图早于蔡伦，是蔡伦对造纸术进行了改进，他用树皮、麻头等廉价原料量产优质纸（“蔡侯纸”），其工艺升级为：碱液蒸煮脱胶→舂捣→抄造→干燥（现代造纸雏形）。
推动纸张普及。因此，发明人是西汉劳动人民，改进造纸术的是蔡伦。
取代竹简、缣【jiān】帛，成为轻便、经济的书写材料。以树皮、麻头、破布、旧渔网等植物纤维为原料，革新造纸工艺，制成轻便廉价的“蔡侯纸”。生产工艺包括浸泡、捣碎、筛选、晾晒等步骤，大幅提升纸张质量和生产效率。
插图8.四大发明之造纸（蔡伦造纸过程）
3、指南针：四大发明之一
战国时发明“司南”（磁石勺），宋代发展为实用罗盘（水浮磁针、旱罗盘），用于航海。北宋沈括《梦溪笔谈》首次记载磁针偏东现象，比欧洲早400年。
插图9.四大发明之指南针
战国司南
宋代罗盘
现代指南针
4、印刷术：四大发明之一
雕版印刷早于活字印刷：唐代《金刚经》（868年）为现存最早雕版印刷品。
沈括《梦溪笔谈》记载：北宋平民毕昇（待考—1051年），于1041–1048年在杭州书籍铺做雕版刻工时，发明活字印刷术。采用木活字或金属活字，实现高效排版与重复使用。比欧洲古腾堡印刷术早400年。
毕昇开始采用胶泥字印刷，后来推广到木字印刷，但木活字易变形，金属活字（铜/锡）在明清才普及，雕版在宋朝仍是主流，活字印刷并没能普及，直到元朝杨惟中依仗政权力量，组织能工巧匠，推行活字印刷术，印刷了许多书籍，才将沈括的活字印刷真正发扬光大。因此，实际上是杨惟中推广了活字印刷，这是又一项杨氏伟绩。
插图10.四大发明之活字印刷
木刻版本
金属刻板
胶印刻板
活字印刷
5、丝绸与“丝绸之路”
约4700年前嫘祖发明，河姆渡遗址出土早期蚕纹象牙蛊（7000年前），它非丝织物，商周形成完整缫【sāo】丝技术。后来通过丝绸之路发展东西方文化交流。古丝绸之路分陆上和海上丝绸之路，陆上丝路鼎盛于汉唐，海上丝路鼎盛于宋元。
陆上丝绸之路是公元前138年汉武帝派张骞出使西域开辟，被称为“凿空之旅”，起始于长安或洛阳，经甘肃、新疆，到中亚、西亚、地中海各国，终点为罗马，全长约6440公里，主要贸易品包括丝绸、瓷器，汉唐时期为鼎盛阶段。
海上丝绸之路形成于秦汉时期，唐宋时期繁荣，明朝郑和下西洋（1405–1433年）到其巅峰。以南海为中心（又称“南海丝绸之路”），以陶瓷、香料为主，连接东南亚、南亚、阿拉伯半岛及东非等地。
插图11.古丝绸之路
嫘祖创丝绸
古代缫丝
古丝绸之路
当代“一带一路”
6、中国瓷器
中国（China）是瓷器（China）的故乡。瓷器以高岭土、石英等为原料，经高温烧制而成。新石器时代已有陶器，早期夏商瓷器以灰白胎、青黄釉为特征，商周出现原始青瓷，使用瓷土烧制和表面施釉。东汉时期技术成熟（青瓷为主），唐宋时期达到高峰，明清鼎盛。宋元有五大名窑（汝、官、哥、钧、定），元代景德镇确立瓷都地位。
胎料：高岭土、石英、长石按比例混合，经淘洗、陈腐等提纯。
釉料：草木灰或矿物原料（如石灰石、钴料）调配成釉浆。
工艺：选料、制胎、施釉、装饰、烧制。
手工拉坯：适用于圆形器皿，通过轮盘塑形，保留胎体纹理。
模制注浆：复杂器型采用石膏模具注浆成型，提升效率。
釉下彩：青花、釉里红等，纹饰绘于素胎后罩透明釉烧制。
釉上彩：五彩、粉彩等，在烧成瓷器表面二次彩绘并低温复烧。
烧制温度：现代一般为电窑，青瓷约1200—1280℃瓷化，明清彩瓷需多次烧成（高温胎釉+低温彩料）。瓷器鉴定：
（1）传统鉴定方法：包括胎釉分析、釉面特征、器型对比、纹饰细节、款识特征、特殊标识、烧制痕迹、老化特征等。
（2）科技鉴定：成分检测、显微观察、热释光测定。
（3）综合鉴定：历史与窑口、多维度验证、专业机构辅助。
插图12.中国古瓷器
宋·龙泉窑
宋·建窑
汉·湖田窑
隋·邢窑
唐·唐三彩
宋·磁州窑
宋·耀州窑
宋·官窑
唐·越窑
唐·长沙窑
7、粟稻生产
古人由狩猎转为饲养与耕种，这是一大飞跃。
有史记载粟稻发明者为皇帝王朝时期的联盟首领帝喾之子姬弃，姬弃是我辈第七世血脉先祖，他带领百姓大搞五谷种植，因功封为后稷官，后稷官共传承了四世，到第十世先祖姬不窋【zhú】时，夏王太康失国，导致后稷官被废。当代考古已在其种植区发现了粟米。当然，目前考古已发现1.2万年前的稻谷，这说明五谷的种植史实际要早于后稷，后稷只是粟稻发明的几个“英雄人物”而已。
北方以粟黍为主粮，南方以水稻为核心，奠定农耕文明基础。
插图13.古代五谷种植
粟黍（五谷）
水稻
8、人痘接种术
传播者：因考古仍在继续，暂定东晋葛洪（约283–约363年）为最早人痘接种术的研究者之一，曾著有《肘后备急方》记载天花症状，但目前还不清楚谁是人痘接种术首创者。
人痘接种术，自明朝预防天花已广泛应用，开创免疫学先河。
原理：将天花患者痘痂制浆，接种于健康儿童，激发免疫反应，使之产生免疫力，以预防天花。
18世纪末受中国人痘接种术启发，英国医生琴纳发明了牛痘。
有史料记载康熙帝在推广人痘方面做出过较大贡献。
目前接种术已发展到疫苗接种或防疫注射，可用于治疗白喉、破伤风、百日咳、小儿麻痹、麻疹、B型流感嗜血杆菌、乙肝、乙脑、结核、狂犬病、艾滋病、流感等。
9、青铜冶铸术及冶铁技术
青铜冶铸术始于商周时期，商周首创“分铸法”、春秋出现“失蜡法”、战国发展了“叠铸法”。用于铸造礼器、兵器和工具；冶铁技术始于春秋时期，发明生铁冶铸术，比欧洲早1800年，用于生产农具与兵器。
10、其他重大发明及重要科技创新
黄帝王朝时期的汉字、茶栽培与制备、漆器工艺、黄历、弓箭。
夏朝的治水工程、制鼎术、造酒术。
商周的八卦术、养殖术、制曲发酵术、天文观测术、铸造术。
商代甲骨文已采用十进位制计算法，比印度早1000年采用完备十进制计数法。
春秋战国时期已具完整的十进位值制记数法、工程杠杆、燃油及燃气照明等。
战国时期，李冰督造都江堰水利工程，是世界现存最早无坝引水工程，沿用至今。
战国工匠鲁班发明了多项技术，如砖木结构建筑、鲁班斧、鲁班鸢、云梯、木工工具等。
秦始皇时期的万里长城、小篆文字等。其“车同轨”制度与夯土技术，奠定古代公路及现代高速公路系统。
汉代的豆腐制作术、汉代珠算、汉代铁犁与耧车、深井钻探技术、张衡的浑天仪与地动仪等。
东汉毕岚发明了龙骨水车，又名“翻车”。
东汉末年，华佗发明了麻沸散，是世界最早外科麻醉剂。
魏晋南北朝时期已有高桥马鞍与金属马镫；诸葛亮发明了独轮车（木牛流马）、孔明灯（有争议说是后人发明）等。
隋唐时期开凿大运河，发展了火药、制冰、船闸水密舱壁等技术。
宋朝发明了纸币（交子）、机械钟、铜制炊具、火炮等。
北宋时期苏颂发明水运仪象台，成为世界最早天文钟，兼具报时与天体演示功能。
元代郭守敬的《授时历》和简仪、黄道婆的棉纺织技术与纺车。
明代徐光启的《农政全书》及农作物栽培与防害等技术、程大位的《算法统宗》、水力大纺车、新瓷器。
炮的发展：宋代发明了火炮，明代通过吸收西方技术，发明了红夷大炮，且发明火龙出水，即二级火箭雏形，射程达到1公里；清代设计出铸铁火炮即“威远将军炮”，射程达到2.5公里。
清朝南怀仁的经纬仪与象限仪、珐琅彩瓷、火器改良，直接采购国外军舰、枪炮等。
近代飞机、汽车、天文望远镜、两弹一星、低温制冷等。
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当前许多高科技技术已经取得重大突破，并主要体现在生物医药、微创医学、航空母舰、手机、计算机、导弹激光、量子微观、光伏核电、深海探测、卫星导航、载人航天、隐身、网购等。