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宋代的發(fā)明，民族的驕傲

在宋代，不僅物質文明獲得了空前的發(fā)展，精神文明也成就斐然。

宋代的科學技術也取得了極大成就。中國古代舉世聞名的四大發(fā)明中，活字印刷術和指南針出現(xiàn)于這個時期，火藥的配方也在這時期臻于完善，獲得廣泛應用，并對歷史產(chǎn)生巨大的影響。

活字印刷術是北宋慶歷年間（1041～1048年）布衣畢昇發(fā)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(yè)的發(fā)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(jīng)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。排好字后，即把鐵板置于火上加熱，使松香和蠟熔化，再用平板把活字壓平，冷卻后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。

畢昇發(fā)明的膠泥活字印刷術在北宋中期沒有得到推廣。據(jù)沈括《夢溪筆談》記載，畢昇死后，他的活字為沈括的隨從所得，并加以珍藏。沈括還把這一偉大發(fā)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。但是，畢昇的發(fā)明開創(chuàng)了近現(xiàn)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(fā)明之一。

指南針的發(fā)明和應用，也出現(xiàn)在北宋時期。

在宋代以前，我國古代勞動人民已經(jīng)知道磁石具有指極性，并且制造了一種稱為“司南”的指向儀器。戰(zhàn)國時期的韓非子說“先王立司南以端朝夕”�！八灸稀钡闹羔樝褚话焉�，用天然磁石磨制而成，置于平滑的刻有方位的“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(chuàng)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(chuàng)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，是后來出現(xiàn)的旱羅盤的先聲。一種可以準確指示方向的儀器，終于在北宋時期出現(xiàn)了。

指南針一發(fā)明，立即被應用于航海。北宋末年朱彧寫的《萍洲可談》及徐兢的《宣和奉使高麗圖經(jīng)》兩書，都有航海碰到陰晦天則用指南針以確定方向的記載。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(fā)明和應用，也是宋代勞動人民對于人類的重大貢獻。

火藥雖然出現(xiàn)于宋代以前，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，與后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(zhàn)爭物資，其中就有專門制造火藥的工場。

宋代用火藥制造的兵器，有火箭、火炮、火槍等。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，點燃后用弓射向敵營�；鹋谑怯脪伿瘷C把火藥制成的爆炸物拋向遠方，當時還沒有管狀大炮。北宋末年的抗金斗爭中所出現(xiàn)的“霹靂炮”、“震天雷”等火炮，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）的抗元斗爭中，婁某所部250人最后用一火炮點燃爆炸，一聲如雷霆的巨響，250人同歸于盡，月城為之崩塌，滿天煙氣，圍城的元兵也有許多被驚死。可見，當時火炮的威力已經(jīng)相當大�；饦屖且环N竹制管狀火器。南宋初年，德安（今湖北安陸）守將陳規(guī)在抗擊金兵時，創(chuàng)造了一種“長竹竿火槍”，把火藥裝在長竹竿里，臨陣時點燃發(fā)射以燒傷敵人。南宋末年，壽春府（今安徽壽縣）制造的突火槍，以巨竹為筒，內安子窠，燃放后，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(jīng)是近現(xiàn)代槍炮等管狀武器的先河。它的出現(xiàn)，是兵器發(fā)展史上一個重要的突破。

除了三大發(fā)明外，宋代科技的許多領域，都出現(xiàn)蔚然可觀的新成果。

在數(shù)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(shù)學家賈憲，制成一個二項定理系數(shù)表，稱“開方作法本源圖”，詳細列出各高次方展開式各項系數(shù)，并指出求這些系數(shù)的方法。17世紀歐洲出現(xiàn)的“巴斯加三角”，才得出同賈憲系數(shù)表相同的系數(shù)。南宋末年，數(shù)學家秦九韶創(chuàng)造的“大衍求一術”，在世界數(shù)學史上也占有光輝的地位。在他所著《數(shù)書九章》中，系統(tǒng)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年后，對同一問題才有了較深入的研究�？梢�，宋代的數(shù)學，在許多領域都在世界上居遙遙領先的地位。

同數(shù)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(jiān)，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(jiān)曾先后五次對恒星位置進行大規(guī)模的觀測工作。其中元豐年間（1078～1085年）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，后來又由王致遠刻石立于蘇州。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。

對于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年），司天監(jiān)觀測到天關客星爆發(fā)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云，就是至和元年爆發(fā)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年）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(xiàn)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(chuàng)造方法，并附圖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(guī)模宏大，高達36尺多，寬21尺，用水力推動，是世界上首創(chuàng)的水動天文鐘。

在醫(yī)藥學方面，宋代很重視各種醫(yī)藥書籍的修訂。北宋時先后修訂了《開寶本草》、《嘉祐本草》、《圖經(jīng)本草》、《證類本草》、《本草衍義》等。其中的《圖經(jīng)本草》系蘇頌整理而成，是我國現(xiàn)存最早的配有圖樣的本草書�！蹲C類本草》為北宋末年唐慎微私人修纂而成，收錄藥物1700多種，對各種藥物的配伍禁忌也作了介紹，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(fā)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(xiàn)以前，它一直是本草書的范本。《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�！蹲C類本草》和《本草衍義》這兩部醫(yī)藥書，對醫(yī)藥學都產(chǎn)生過較大的影響。

對于醫(yī)方書籍的整理，在宋代也受到重視。宋太宗太平興國三年（978年），王懷隱主編的《太平圣惠方》一百卷，收集了前代流傳下來的16000多個處方。后來賈黃中等人又集醫(yī)方之大成，編成《神圣普救方》1000卷。宋神宗元豐年間太醫(yī)局編纂的《和劑局方》，是我國第一部由政府刊訂的配方手冊，曾廣泛流行。

宋代醫(yī)學的進步，還突出表現(xiàn)在分科更加細致及診治技術之提高方面。唐代中醫(yī)只分四科，宋代分為九科。其中以小兒科、產(chǎn)科、針灸科最為有名。當時的兒科醫(yī)生已能區(qū)別天花、麻疹、水痘等傳染病，并各有專門處方。產(chǎn)科方面，已有專門介紹順產(chǎn)、難產(chǎn)各種情況的著作出現(xiàn)。北宋錢乙《小兒藥證直訣》、楊子健《十產(chǎn)論》，分別是小兒科和產(chǎn)科的代表作。針灸科的發(fā)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(jīng)》及其所制作的兩具針灸銅人。這本書在后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(yī)學界的重視。

宋慈于宋理宗淳祐七年（1247年）寫成的《洗冤錄》，是我國第一部系統(tǒng)的法醫(yī)學著作，它記述的內容廣泛，包括人體解剖、檢驗尸體、檢查現(xiàn)場、鑒定死傷原因、自殺或謀殺的各種現(xiàn)象、各種毒物和急救、解毒的方法等等。這部法醫(yī)著作，比西方最早出現(xiàn)的由意大利人菲德里于公元1602年寫成的法醫(yī)著作，早了300多年，受到國際法醫(yī)界的廣泛重視，被譯成多種文字出版。

在建筑技術方面，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(jiān)很重視建筑技術的規(guī)范，于元祐六年（1091年）編成《元祐法式》。接著又由李誡重新編修。李誡用了6年時間，于元符三年（1100年）編成《營造法式》一書。該書對歷代建筑經(jīng)驗及宋代建筑技術成就作了系統(tǒng)的總結，對各種官府建筑的用材選擇、各種結構的坡度標準、各種技術操作，都作了嚴格的規(guī)定，而且圖文并茂，有許多極珍貴的建筑圖案，它不僅是宋代建筑技術向標準和定型方向發(fā)展的標志，也是當時世界上最為完備的建筑學著作。這部書所規(guī)定的各項建筑技術制度，對后代建筑技術的發(fā)展，起過相當大的作用。

宋代的建筑，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”，建成于北宋慶歷元年（1041年），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，塔基有所下沉，但整個塔身迄今屹立在開封市內，可見該塔建筑之堅固。著名木工喻浩于宋太宗端拱二年（989年）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，又于南宋時先后改建成石塔，并一直保存至今，反映了宋代石結構建筑的高超技術。橋的建筑，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，拱高約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，是橋梁建筑中的一件杰作。泉州洛陽橋和安平橋都是石橋。洛陽橋建成于北宋嘉祐四年（1057年），橋長1200米，寬5米，有47個橋孔，建于洛陽江入海處，水急浪高，工程非常艱巨，為了解決橋梁基礎穩(wěn)固問題，建筑者們首創(chuàng)了“筏形基礎”，沿橋位向江底拋擲數(shù)萬立方巨石，筑成一條長一里，寬20多米的石堤，然后在石堤上筑橋墩，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(guī)模的石橋的建成，是橋梁建筑史上的一個奇跡。至今在泉州一帶，還流傳著關于洛陽橋建筑的一些美妙的神話，說這座橋的建筑有神力的幫助。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。安平橋建于南宋初年，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。塔和橋梁的建筑，充分反映了宋代建筑技術的高超。

名家回眸

明清學者黃宗羲說，宋代的科學技術，在我國科技發(fā)展史上具有極其重要的地位。在中國古代的四大發(fā)明中，指南針、火藥、活字印刷術都是宋代科學技術的卓越成就。這些成就在世界科技史上也具有重要地位和意義。它是我們中華民族智慧的結晶，是華夏兒女的驕傲，是當下民族復興的自信源泉和強大動力，必將激勵一代又一代的中華兒女奮勇向前！