四大發(fā)明在人類文明史上的重要地位，是中國成為文明古國的標志之一。
指南針compass
指南針是用以判別方位的一種簡單儀器。也叫羅盤針，是我國古代發(fā)明的利用磁石指極性制成的指南儀器。前身是司南。主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉(zhuǎn)動的磁針。磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上。磁針的北極指向地理的南極，利用這一性能可以辨別方向。常用于航海、大地測量、旅行及軍事等方面。
戰(zhàn)國時期，人們利用磁石指示南北的特性制成了指南工具──司南。但是，戰(zhàn)國時期的司南是什么樣子無法考證?！吨袊鴼v史》課本插圖──“司南”，是根據(jù)中國歷史博物館展品“漢代司南模型”繪制的。這個模型是后人根據(jù)史書記載以及地下出土的漢代地盤實物制成的。地盤是青銅做成的，內(nèi)圓外方，中心圓面磨得非常光滑，以保證勺體指示方向的準確性。中心圓外圍依次布列八卦、天干、地支和二十八宿，共計二十四個方位。地盤中心的小勺是用整塊的天然磁鐵磨成的，磁鐵的正極磨成司南的長柄，勺頭底部是半球面，非常光滑。使用時先把地盤放平，再把司南放在地盤中間，用手撥動勺柄，使它轉(zhuǎn)動，等到司南停下來，勺柄所指方向就是南方。這種勺形司南直到八世紀時仍在應用。
到了宋代，勞動人民掌握了制造人工磁體的技術(shù)，又制造了指南魚。指南魚是把薄鋼片剪成魚形，長二寸，寬五分，魚的肚皮部分凹下去，使魚象船一樣能浮在水面上。然后把魚和天然磁鐵放在一起，由于磁體的吸力，鋼片受磁感應也具有磁性。這種人工傳磁方法制成的指南魚比使用司南方便多了，只要有一碗水，把指南魚放在水面上就能辨別方向了。經(jīng)過長期的改進，人們又把鋼針在天然磁體上摩擦，鋼針也有了磁性。這種經(jīng)過人工傳磁的鋼針可以說是正式的指南針了。沈括在他的《夢溪筆談》中提到他對指南針的用法做過四種試驗，即水浮法、縷懸法、指甲法和碗唇法。“水浮法”是把指南針放在有水的碗里，使它浮在水面上，指示方向。“縷懸法”就是在磁針中部涂上一些蠟，上面粘一根絲線，把絲線懸在木架上，針下安放一個標有方位的圓盤，靜止時鋼針就指示南北。“指甲法”就是把鋼針放在手指甲面上，輕輕轉(zhuǎn)動，由于手指甲的光滑，磁針就和司南一樣也能發(fā)生指南作用。“碗唇法”是把磁針放在光滑的碗邊上，轉(zhuǎn)動磁什，便和指甲法一樣發(fā)生指南作用。沈括經(jīng)過精密的觀察實驗，還發(fā)現(xiàn)磁針指示的方向并不是正南正北，而是微偏西北和東南，這種發(fā)現(xiàn)在科學上叫磁偏角。而且指南針還能帶給別人很好的辨別方向的用處.
火藥gunpowder
用硝石、硫黃和木炭這三種物質(zhì)混和制成的，而當時人們都把這三種東西作為治病的藥物，所以取名“火藥”，意思是“著火的藥”。
自秦漢以后，煉丹家用硫黃、硝石等物煉丹，從偶然發(fā)生爆炸的現(xiàn)象中得到啟示，再經(jīng)過多次實踐，找到了火藥的配方。三國時有個聰明的技師馬鈞，用紙包火藥的方法做出了娛樂用的“爆仗”，開創(chuàng)了火藥應用的先河。
唐朝末年，火藥開始應用到軍事上。人們利用拋射石頭的拋石機，把火藥包點著以后，拋射出去，燒傷敵人，這是最原始的火炮。后來人們將球狀火藥包扎在箭桿頭附近，點著引線以以后，用弓箭將火藥射出去燒傷敵人。還有把火藥、毒藥，再加上一些瀝清、桐油等，搗在一起做成毒球，點著以后，用弓箭射出，殺傷敵人是后來的“萬人敵”。到了宋朝，人們將火藥裝填在竹筒里，火藥背后扎有細小的“定向棒”，點燃火管上的火硝，引起筒里的火藥迅速燃燒，產(chǎn)生向前的推力，使之飛向敵陣爆炸，這是世界上第一種火藥火箭。以后又發(fā)明了火槍和槍，這些都是用竹管制成的原始管形火器，是近代代槍炮的老祖宗。
造紙術(shù)papermaking
大約在3500多年前的商朝，我國就有了刻在龜甲和獸骨上的文字，稱為甲骨文。到了春秋時，用竹片和木片替代龜甲和獸骨，稱為竹簡和木牘。甲骨和簡牘都很笨重，戰(zhàn)國時思想家惠施外出講學，帶的書簡就裝了五車，所以有學富五車的典故。西漢時在宮廷貴族中又用縑帛或綿紙寫字。縑是細絹、帛是絲織品的總稱吏一方縑帛上寫字時，便于書寫，不但比簡牘寫得多，而且還可以在上面作畫，但是價格昂貴，只能供少數(shù)王宮貴族使用。公元前2世紀西漢初期已經(jīng)有了紙。
發(fā)明人：東漢和帝元興元年(公元105年)，蔡倫在總結(jié)前人制造絲織晶的經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，發(fā)明了用樹皮、破漁網(wǎng)、破布、麻頭等作為原料，制造成了適合書寫的植物纖維紙，才使紙成為人們普遍使用的書寫材料。被稱為“蔡侯紙”。
造紙術(shù)在7世紀經(jīng)朝鮮傳到日本。8世紀中葉傳到阿拉伯聯(lián)合酋長國。到12世紀，歐洲才仿效中國的方法開始設(shè)廠造紙。
活字印刷術(shù)printing
它開始于隋朝的雕版印刷，經(jīng)宋仁宗時的畢升發(fā)展、完善，產(chǎn)生了活字印刷，并由蒙古人傳至了歐洲，所以后人稱畢升為印刷術(shù)的始祖。中國的印刷術(shù)是人類近代文明的先導，為知識的廣泛傳播、交流創(chuàng)造了條件。
雕版印刷是用刀在一塊塊木板上雕刻成凸出來的反寫字，然后再上墨，印到紙上。每印一種新書，木板就得從頭雕起，速度很慢。如果刻版出了差錯，又要重新刻起，勞作之辛苦，可想而知。
北宋刻字工人畢升在公元1004年至1048年間，用質(zhì)細且?guī)в姓承缘哪z泥，做成一個個四方形的長柱體，在上面刻上反寫的單字，一個字一個印，放在土窯里用火燒硬，形成活字。然后按文章內(nèi)容，將字依順序排好，放在一個個鐵框上做成印版，再在火上加熱壓平，就可以印刷了。印刷結(jié)束后把活字取下，下次還可再用。這種改進之后的印刷術(shù)叫做活板印刷術(shù)。
這種印刷方法雖然原始簡單，卻與現(xiàn)代鉛字排印原理相同，使印刷技術(shù)進入了一個新時代。
后來，元代著名農(nóng)學家與機械學家王楨發(fā)明了木活字，并創(chuàng)造出比較簡捷的適于漢字復雜特點的轉(zhuǎn)盤排字方法，后來又發(fā)明了金屬活字，使活字印刷得到了改進。唐代的雕刻印本傳到日本，8世紀后期日本完成了木板《陀羅尼經(jīng)》以后又傳到朝鮮民主主義人民共和國、阿拉伯聯(lián)合酋長國一帶和東歐。15世紀，德國人學會了用合金鑄宇，從此畢升首創(chuàng)的活字印刷在歐洲各地推廣開來。
