造纸术和印刷术、指南针、火药，是我国古代的四大发明，是我国之所以成为文明古国的标志之一。而则是中国科学技术取得较大进展的时期，指南针、印刷术与火药等几大发明之投入使用及大规模外传均在此际。 指南针最早形式称司南，大约在公元3世纪前三客优理论全新版后，中国人发现了磁石能够吸铁的特性，同时还发现了磁石的指向性，并依此特性制造了“司南”。最迟在公元9世 纪，指南针已应用于古代中国的陆上测量，还被阴阳家广泛用来看风水。官府在丈量田地和判决土地诉讼时，也经常使用指南针。


大约在10 世纪的北宋时期，中国人已将指南针用于海上导航。这对于海上交通的发展，中外经济文化交流，起了极大作用。在北宋人朱1119年成书的《萍洲可谈》中， 有这样一段文字：“甲令海舶，大者数百人，小者百余人……舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针”。一些外国学者在翻译这段文字时，误将其中的 “甲令”（南宋政府的命令）一词翻译成了往来海上的阿拉伯船长的名字，因此就一错再错，得出了最早装备指南针的不是中国海船，而是阿拉伯海船的错误结论。 实际上，中世纪时阿拉伯人海船船体狭小，根本无法容纳百余人。当时往来南中国海、印度洋和波斯湾之间的商船，能够容纳上百人的只有中国海船，连阿拉伯商人 也经常搭乘中国海船。宋代与阿拉伯的海上贸易十分频繁，中国开往阿拉伯的大型船队有指南针导航，阿拉伯人是很容易从中国商船上学到指南针的用法的。

虽然古代希腊、罗马的学者们很早就已知道了磁石能够吸铁的特性，但长时间不知道磁石的指向性。而当欧洲人最终了解并掌握这一自然现象时，已落后于中国人 一千多年了。而以磁石制造罗盘指引航海，落后于中国300余年，用人造磁石导航晚于中国人100余年。值得注意的是，欧洲人在早期使用的航海罗盘，是与中 国人同样的水罗盘，而且制作方法也与中国水罗盘几乎完全相同。这一系列的趋同现象，只能以技术传播来解释。

在13世纪前半叶之前，欧洲人还停留在对中国宋代指南针的仿制阶段。此时的欧洲人无论是在理论还是在实践方面，都没有什么太大的建树，没有超过中国宋代的罗盘应用水平。

13世纪后半期，通过法国实验物理学家皮埃尔的研究，欧洲的指南针开始了本土化的进程。随着中国旱罗盘传入欧洲，法国人又将旱罗盘改进，将其装入有玻璃罩的容器中，成为便携仪器。后来，这种携带方便的指南针被欧洲各国的水手广为应用。

没有指南针之前，航海只能使用观星的方法推算大概方位。指南针出现后，海员们不仅可以确定方位，有时甚至能推算出两地间的里程。从此，各国的远洋船队依据海图和罗盘所记载、测算出来的航线、航向和里程，安全地行走于茫茫海天之间。

指南针在航海上应用，使得哥伦布发现美洲新大陆的航行和麦哲伦的环球航行成为了可能。这大大加速了世界经济发展的进程，为资本主义的发展提供了必不可少的前提。

由于与辽、金战争不断，影响到了朝鲜与中国的朝贡贸易，加之日本藤原氏幕府的闭关锁国政策，导致中国的指南针和火药传入这两个近邻国家的时间大大落 后于欧洲，这与造纸和印刷术的发展形成了鲜明的对比。直到公元15世纪前后，罗盘才作为看风水的工具，在朝鲜广泛使用。而指南针传入日本，则是公元17世 纪的事情了。

自从有了纸以后，随着经济文化的发展，读书的人多起来了，对书籍的需要量也大大增加了。历史上常常有这样的情况：一项科 学发明，只要社会上迫切需要它，同时又有产生它的物质条件，那么，它就会很诀出现的。雕版印刷术的出现就是这样。在雕版印刷术出现以前，社会上已经广泛应 用印章和拓碑。

印章有阳文和阴文两种，阳文刻的字是凸出来的，阴文刻的字是凹进去的“如果使用阳文印章，印到纸上就是白底黑字，非常醒目。但是印章一般比较小，印出来的字数毕竟有限。”

刻碑一般用阴文，拓出来的是黑底白字，不够醒目。而且拓碑的过程比较复杂，用来印制书籍也不方便。但是，拓碑有一个很大的好处，那就是石碑面积比较大，一次可以拓印许多字。

如果取长补短，把拓碑和印章的各自特点结合起来呢？情况当然就不一样了。我国古代劳动人民在拓碑和印章这两种方法的启发下，发明了雕版印刷术。雕版印刷 的方法是这样的：把木材锯成一块块木板，把要印的字写在薄纸上，反贴在木板上，再根据每个字的笔划，用刀一笔一笔雕刻成阳文，使每个字的笔划突出在板上。 木板雕好以后，就可以印书了。印书的时候，先用一把刷子蘸了墨，在雕好的板上刷一下，接着，用白纸覆在板上，另外拿一把干净的刷子在纸背上轻轻刷一下，把 纸拿下来，一页书就印好了。一页一页印好以后，装订成册，一本书也就完成了。这种印刷方法，是在木板上雕好字再印的，所以大家称它为“雕版印刷”。在隋末 唐初，由于大规模的农民大起义，推动了社会生产的发展，文化事业也跟着繁荣起来，客观上产生了雕版印刷的迫切需要。

说起印制书籍，雕 版印刷的确是一个伟大的创造。一种书，只雕一回木板，就可以印很多部，比用手写不知要快多少倍了。可是用这种方法，印一种书就得雕一回木板，费的人工仍旧 很多，无法迅速地、大量地印刷书籍，有些书字数很多，常常要雕好多年才能雕好，万一这部书印了一次不再重印，那么，雕得好好的木板就完全没用了。有什么办 法改进呢？

到了宋仁宗庆历年间（11世纪中叶），有个发明家叫毕升，终于发明了一种更进步的印刷方法——活字印刷术，把我国的印刷技术大大提高了一步。

毕升用胶泥做成一个一个四方长柱体，一面刻上单字，再用火烧硬，这就是一个一个的活字。印书的时候，先预备好一块铁板，铁板上面放上松香和蜡之类的东 西，铁板四周围着一个铁框，在铁框内密密地排满活字，满一铁框为一版，再用火在铁板底下烤，使松香和蜡等熔化。另外用一块平板在排好的活字上面压一压，把 字压平，一块活字版就排好了。它同雕版一样，只要在字上涂墨，就可以印刷了。