火药竟是寻求“长生不老药”时无意发现的？|印刷术|天工开物|火药|硝石|蔡伦|造纸术|长生不老药

前言

科学与技术是两类不同且相互联系的人类实践活动，新的技术发明创造，不仅是新的科学问题的来源，而且是解决新的科学问题的工具和条件。生产的发展，经济的繁荣，前代的积累，以及中外科学技术的交流，使得许多技术领域在宋元时代达到了高峰。从改变人类文明进程的“四大发明”，到大型天文仪器的创制，再到关乎人类生产生活的各种工农业技术，技术精妙、巧夺天工，展示了中国人独特的创造性思维和过人智慧。晚明时期宋应星的《天工开物》，这一足以与一百四五十年以后法国狄德罗编纂的《百科全书》相匹敌的书籍，书中不仅总结了中国人的技术成就，而且通过书名表达了中国人的技术观和自然观。

四大发明

讲到中国古代的科技发明，影响最大的应该就是“四大发明”了。所谓“四大发明”，是由“三大发明”的说法演变而来的。最早“三大发明”的提法，是文艺复兴时期的意大利数学家杰罗姆·卡丹提出的。他说：磁罗盘、印刷术和火药这三大发明，是“整个古代没有能与之相匹敌的发明”。英国伦敦传道会传教士汉学家艾约瑟在1884年出版了一本书叫《中国的宗教》，书中他把造纸术与“三大发明”并列，并认为是中国的“四大发明”。到了20世纪40年代，英国学者李约瑟在重庆正式提出了“四大发明”的概念，使世界对中国古代的发明创造能力刮目相看。尽管中国古代的科技发明数量远远超过“四大发明”，但“四大发明”的提法大大改变了世界对中国古代科技文明的看法。

现在，相信读者朋友们已经了解到了“四大发明”这个荣誉称号的由来，但，你知道四大发明的背后隐藏着哪些故事嘛？

指南针

指南针又称罗盘，是一种由磁针和方位刻度盘构成的指示南北方位的仪器。人类的日常生活和社会活动，如水陆出行、建屋采矿、地图测绘、行军打仗等都需要辨明方向，从事科学技术研究更需测定准确的方位。中国指南针的发明堪称人类文明进程的导航仪，是一件划时代的大事。在古代中国，方向测定不仅是个人出行的需要，而且被看作国家的一件大事，就天象观测一样设专门官员掌管。

指南针的发明并非一步到位，是中国人自战国以来确定方位的近千年间的实践过程中不断探索的产物。古代最初用天文学方法确定方向，通常用圭表测定日影和以北极星定向。但是靠昼观日影、夜观星象能辨别方向有很大的局限性，遇到阴晦天气，昼不见日、夜不见星时，特别是在海上航行时，靠天体定向就显得无能为力。中国人早在战国时期不但发现了磁石的吸铁性，还发现了它的指极性，并用天然磁石制成世界上最早的指示方向的仪器——“司南”

造纸术

纸可谓是人类文明的载体。文字发明之后，人类急需一种便捷的书写材料。在纸发明之前，中国古代书写文字的载体先后有岩石、陶器、甲骨、金石、竹简、木牍、缣帛等，到春秋战国时期开始普遍用竹简和缣绢。竹简和缣帛作为书写材料虽然远比金石等材料适宜，但仍有很大缺陷：简牍笨重，缣帛昂贵。正是在这样的背景下，造纸术应运而生。

造纸术一般认为是东汉蔡伦（？—121年）发明的。《后汉书·蔡伦传》记载：“自古书契多编以竹简，其用缣帛者谓之为纸。缣贵而简重，并不便于人。伦乃造意用树肤、麻头及敝布、渔网以为纸。元兴元年奏上之。帝善其能，自是莫不从用焉。故天下咸称‘蔡侯纸’。”但是20世纪以来的考古出土的一些古纸，其年代都在蔡伦之前，如西汉时期的“灞桥纸”“金关纸”“罗布淖尔纸”等，这表明造纸术在蔡伦之前已经诞生并不断发展。但是，蔡伦对造纸术无论是原料还是技术工艺都进行了大胆创新。除麻头及敝布、渔网等废旧材料，他又增加了树皮，开拓了新的原材料领域；除淘洗、碎切和泡沤之外，他还可能用石灰进行碱液烹煮，加快了生产效率，提高了纸张质量。“蔡侯纸”的问世，标志着书写材料由竹帛向纸张转变，之后，人们开始普遍用纸张书写。

▲《天工开物》中的造纸场景

隋唐时期，社会经济文化十分繁荣，纸的需求量猛增，促进了造纸技术的蓬勃发展。唐代制造的皮纸，有藤纸、楮皮纸和桑皮纸，以其品质在造纸业中占据上风。唐代的藤纸，生产于浙江地区，品质很高，为当时的高级公文用纸。唐代生产的皮纸作品多有传世，广为人知的唐冯承素所摹《兰亭序》用的就是楮皮纸。故宫博物院藏唐代画家韩滉（723—787年）的《五牛图》用的是桑皮纸。

▲画在桑皮纸上的《五牛图》

印刷术

印刷术被称为“文明之母”。印刷术发明之前，文化知识的传播主要靠人抄写。印刷术的发明使知识的传播和积累发生了革命性的变化。近代思想的启蒙和科学革命的发生，都离不开因印刷术导致的知识准确而快速的传播。中国在唐朝贞观年间（627—649年）发明雕版印刷，比欧洲早约700年。北宋庆历年间（1041—1048年），毕昇发明活字印刷术，比德国谷腾堡早约400年。印刷术的发明不仅对中华文明的长久兴盛，而且对世界文明的近代化，均做出了重要的贡献。

宋代经济文化发达，科举盛行，国家大力提倡刻书。国子监等机构刻印儒家经典、本草医书等，除颁发各地外，还许可印卖。国家提倡，士大夫爱好，使得两宋时代的刻书成为一时风气。宋代刻印了各种类书，促进了文化传播和知识普及。中国古代的很多典籍，也是依靠宋代的印本流传下来。宋代不仅首次雕印了先秦汉代的诸子百家著作，而且出版了不少科技方面的著作，且以医学最多。与此同时，印刷术还用于印制中国最早的，也是世界最早的纸币——“交子”。

▲两宋时期印制的纸币“交子”（右）和“会子”（左）

火药

火药是人类文明的推进剂。“钻木取火”结束了人类茹毛饮血的原始生活。火药的发明大大增强了人类改造自然的能力，结束了雄霸千年的冷兵器时代，改变了世界的发展格局。

▲《天工开物》中关于火药的制作流程

中国最早发现火药混合物。为寻求长生不老之法，古代的炼丹家常常把硝石、硫黄和雄黄等混在一起加热。炼丹家的好奇心和冒险精神促使他们不断变化原料的配方，导致了火药的发明。隋唐孙思邈在《丹经内伏硫黄法》中记载硝石、硫黄和炭化皂角子混合后用火点燃后能猛烈燃烧。唐元和三年（808年），炼丹家清虚子撰的《太上圣祖金丹秘诀》记载了“伏火矾法”：“以硫黄二两，硝石二两，马兜铃三两半，研末，拌匀，入罐，放入地坑中与地平，将弹子大小的烧红的木炭，放入罐内，烟起，用湿纸四五重复盖，再用两块砖压上，用土掩埋。”伏火矾法比伏火硫黄法前进了一大步，加入了皂角子，能使燃烧持续进行。成书于唐末五代时期的《真元妙道要略》则记载了：“有以硫黄、雄黄合硝石并蜜烧之，焰起，烧手面及烬屋居者。”蜜经烧后成木炭，起到了木炭来源的作用。该书又指出：“硝石宜佐诸药，多则败药。生者不可合三黄等烧，立见祸事。”即明确将硝石与硫黄、雄黄和雌黄等物烧之，立刻发生爆炸。中国原始火药混合物的发现为火药在军事上的应用拉开了序幕。