火药
火药是中国古代人民的伟大发明，有趣的是，它竟最先出现在炼丹方士的炼丹炉中。
从战国到西汉这一时期，有些人想长生不老，有些人贪求金银财宝。于是有人就把冶金技术运用到炼制矿物药方面，梦想炼成仙丹，或炼出更多的金银。就这样，中国古代的炼丹术产生了。
虽然长生不老没有成功，仙丹也没有炼成，但是，在炼丹的实践过程中，一件改变世界历史进程的发明渐渐地萌芽了。在炼丹过程中，人们逐步认识到硫黄的可燃性，硝石具有化金石的功能，并不断积累了有关这些原料性能的知识，为火药的发明奠定了基础。
大约在１３００多年前，著名药学家孙思邈也炼过丹，他写了一部叫《丹经》的书，书里面提到了一种“内仗硫黄法”，就是将硫黄、硝石的粉末放在锅里，然后再加入点着了火的皂角子，就会产生焰火。这是至今为止最早的一个有文字记载的火药配方。这说明我国最迟在唐朝（公元６１８～９０７年）就已经发明了火药。
经过一次又一次的冒险实验，终于有人找到了恰当的比例，进一步把硝石、硫黄和木炭这三种东西混合在一起，配制成黑色粉末状的火药。后来，火药被引入军事，成为具有巨大威力的新型武器，并引起了战略、战术、军事科技的重大变革。
大约在１０世纪初的唐代末年，天下大乱，军阀割据，战争频繁，火药开始在战争中使用。据史书记载，唐哀帝时期（公元９０４～９０６年），有个叫郑王番的人去攻打豫章（今江西南昌）。他命令士兵“发机飞火”，把豫章的龙沙门烧了，他自己带领一些人突击登城，身上也被烧伤。
这里面的“飞火”就是火炮。原来，古代军队打仗，距离近了用刀枪，远了用弓箭，后来还用抛石机，把大石头抛出去，打击距离较远的敌人。这抛石机就是最初的炮。
军事家使用火药后，又利用抛石机来发射火药。郑王番用的火炮，就是用火药包装在抛石机上，用火点着向敌人抛过去的。因此，史书上称为“发机飞火”。这种火炮，可以说是最早用火药制造的燃烧性武器。使用这种武器的目的，就是燃烧。从记载中来看，其燃烧的威力非常大。
初期的火药武器，主要是用于纵火。随着工艺的改进，火药的爆炸性能不断地增强，新型的火器也不断地出现。
１２３２年，元兵攻打金人时，金兵曾使用一种叫“震天雷”的武器，爆炸力十分巨大。
在１３世纪的南宋时期，新式的管形火器也出现了。它的出现，表明人类已在更高的层次上了解了火药的性能，能够更加有效地控制和操纵烈性火药。到了宋末元初，管形火器已先后用铜或铁铸制。大型的叫火铳，小型的叫手铳，已经具备了近代枪炮的雏形。
后来，火药及火药武器随着海上中外的交往和陆上蒙古军队的西征，渐次传入其他国家，从而加快了人类历史演变的进程。
指南针
中华民族很早就发明了航行的眼睛——指南针，有了它，航海、航空、勘察、探险，都迷不了路。
指南针是用什么东西做成的呢？我们的祖先又是怎样发明它的呢？
在知道了磁铁的特性之后，战国时代的人们发明一种叫做司南的磁铁指南仪器。“司”的意思是掌管，司南也就是专门掌管指示南方的仪器。司南的样子像一把汤匙，有一根长柄和光滑的圆底，把它放在一个特别光滑的地盘上以指示方向位置。
这个汤匙是用磁铁制成的，它的磁性南极那一头被雕成长柄以指示方向，它的圆底是重心所在，磨得特别光滑，放在地盘上，只要把长柄轻轻一转，静止下来后长柄所指的方向便是南方。
由于它在使用时必须配有地盘，所以也有人把它叫做罗盘。司南可以说是世界上最早出现的指南针。但由于司南是用天然的磁石磨制成的，在强烈震动和高温的情况下，磁石容易失去磁性，再加上司南在使用时还必须有平滑的地盘，这就显得很不方便。
到了北宋后期（公元１１世纪），人们发现钢铁在磁石上磨过之后也会带上磁性，而且比较稳固，于是就出现了人造磁铁。
缕悬法指南针（模型）
人造磁铁的发现，促成了“指南鱼”的出现，这把测方向仪器的水平又向前推进了一大步。指南鱼是用一块薄的磁化钢片制成，形状像一条鱼，它的鱼头是磁南极，鱼尾是磁北极，鱼的肚皮部分凹下去一些，使它可以浮在水面上。让浮在水面上的指南鱼自由转动，等到静止时，鱼头总是指着南方。指南鱼比起司南来，在携带和使用方面都方便多了。
钢片指南鱼发明不久后，人们把钢针放在磁铁上磨，使钢针变成了磁针。这种经过人工传磁的钢针，就是一直沿用到现在的指南针了。
沈括在他的著作《梦溪笔谈》中记述了指南针的四种装置方式，其一是“水浮法”，将磁针横贯灯芯草，让它浮在水面上；其二为“指甲旋定法”，把磁针放在手指甲面上，使它轻轻转动，由于手指甲面很光滑，磁针就和司南一样，旋转自如，静止后指南；其三是“碗唇旋定法”，把磁针放在光滑的碗口边上；其四为“缕悬法”，在磁针中部涂一些蜡，粘上一根细丝线，把细丝线挂在没有风的地方。这四种方法可以说是世界上指南针使用方法的最早记载。
指南针的出现为航海业提供了一件有力的工具，使人们在大海上航行时不再迷失航向、偏离航线，从而避免了大量海难事故，开创了一个人类航海活动的新纪元。宋元时期中国海外交通事业的繁盛，明初郑和七次下西洋的航海壮举，都得益于指南针的帮助。指南针传入欧洲后，更促成了欧洲近代大航海时代的到来，谱写了世界历史的辉煌新篇。
英国著名的科技史专家李约瑟博士评价说，指南针在航海中的应用，是“航海技艺方面的巨大改革”，它把“原始航海时代推进到终点，预示了计量航海时代的来临”。
指南针，就是人类在外旅行时明亮的眼睛。
造纸术
东汉学者许慎在他的著作《说文解字》里曾经对“纸”字做过分析，认为纸的最早出现与丝织业有关。“纸”字的左边是“系”旁，右边是“氏”字（古时候，“氏”字是人或妇女的代名词）。这就是说，最原始的纸实际上是属于丝一类的絮，这种絮是丝织作坊的女工在水中漂絮以后得到的。
造纸流程图
后来，人们经过不断改进，制成了絮纸。之后在沤麻的过程中，同样得到了由麻纤维构成的薄片，于是又出现了植物纤维纸。
由此可见，造纸术是中国古代劳动人民在生产劳动中发明创造出来的。但是，在改进造纸工艺方面，蔡伦的贡献的确非常卓越。
蔡伦是东汉和帝时的太监，任尚方令，专门负责监制皇宫用的器物。那时的皇宫工场中集中一批来自全国各地的能工巧匠。其中，有一批缫丝、沤麻并具有造纸技术的能手。
由于经常和工匠接触，劳动人民的精湛技术和创造精神对蔡伦有很大的影响。在总结前人造纸经验的基础上，他带领工匠用树皮、麻头、破布和破渔网等原料造纸。他们先把树皮、麻头、破布和破渔网等原料剪碎或切断，放在水里浸渍相当时间，再捣烂成浆状（还可能经过蒸煮），然后在席子上摊成薄片，放在太阳下晒干，这样就制成了纸。
用这种办法造出来的纸，质地轻薄，很适合书写，从而受到了人们的欢迎。再加上造纸的原料来源广泛，价钱便宜，有些还是废物利用，因此纸得以大量生产，造纸术也由此逐渐传播开来。
纸张的大量出现，引起了全国乃至全世界范围内的书写材料的变革，这是人类文化史上的一件大事。随着中外经济、政治、文化、宗教的交流，造纸术先后传到朝鲜、日本、越南、印度、阿拉伯、埃及乃至欧洲。纸逐渐取代了埃及的纸草、印度的贝叶、欧洲的羊皮等成为了最重要的文明载体，从而大大加速了人类文明进步的步伐。
印刷术
毕昇生活的时代是历史上的北宋时期。当时，雕版印刷已有３００多年的历史了。
雕版印刷就是根据稿本，把文字抄写在半透明的纸上，再把纸反过来贴在比较坚实的木板（通常是枣木或梨木）上面，雕刻出凸起的反字，成了所谓的“阳文”，这种雕刻而成的木板就成“雕版”；接着把墨涂在它的线条上，然后铺上纸，用刷子在纸上轻匀地揩拭。这样，便可以印出白底黑字的印刷品来了。
但是，雕版印刷术存在许多致命的弱点。首先是雕刻一套版，要花上几年甚至更长的时间，耗费的精力太大、损毁的木材太多，而且一本书印完后那些版也就没用了。比如，宋太祖开宝四年（公元９７１年），有个名叫张徒信的人在成都雕印全部《大藏经》，竟花了１２年的时间，雕了１３万块木板，几间屋子还装不下，后来不再重印，这些木板也就不起作用了。可见，雕版印刷既费工又费料。更可惜的是，如果雕刻的印版上有了错别字，就得作废，还得重新雕刻整块木板。
毕昇是当时一位熟练的雕版印刷工匠，在多年的实践中，他十分清楚这种印刷的缺点，因此就着手对它加以改进。他在不断总结前人经验的基础上，经过了反复的实践，终于创造出泥活字印刷术。
所谓“活版”，就是将字分别刻在一块块小小的木头上（而不是刻在整版上），再拼成一整块去印刷，印好后把它卸下来以后再用。
可是，怎么使整个活版在印刷时不会松动，印刷后又可将活字拆卸下来呢？毕昇想了个办法，他把木活字放在一块四周有方格的铁框板上，里面填上些松香之类的黏合物，然后搁在炉子上烘烤，于是松香慢慢地熔化成薄薄的一层。趁松香受热变软的时候，他把木活字依次放在铁柜板上。等排满字后，再把铁框板从炉子上取下来，并且迅速用一块平整的木板在上面轻轻一压。等松香冷却凝固后，铁框板上的木活字也就整齐而平整地黏在一起了。等到印刷完后，再把铁框板搁在炉子上烘烤，把木活字取下以后再用。
但是，毕昇很快就发现了一个新问题，由于木活字墨蘸多了容易发生膨胀，而且木头的纹理疏密不一，印多了木活字就会变形，有的模糊不清，而且，它也很容易和黏合物相连，取下来不方便。
毕昇活字版
又经过一番探索，终于在北宋庆历年间（１０４１～１０４８年），毕昇首创了泥活字，并且成功地进行了活字印刷。他用黏土刻字，每字一印，制成大小不一的薄字印，然后用火烧烤使它陶化，即成坚硬的泥活字。
为了加快印刷的速度，毕昇准备好两块铁板。一块在印刷，另一块就在排字。这样交替使用，印刷起来既快又方便。
在刻字的时候，每个单字都刻几个印，对于像“之”、“也”等这些常用字，则刻多达２０多个重复的字。如在排版时遇到生僻的字，可以现刻、现烧、现补。
为了查找方便，毕昇巧妙地利用韵目给活字分门别类，把它们有序地储放在木架上，下次要用的时候，很快就能找到。
这样，毕昇发明的活字印刷术，完成了印刷发展史上一次伟大的革命。现代印刷术的三个步骤：制造活字、排版、印刷，都源于此。毕昇的伟大发明启发了后人不断地改善印刷术，世界历史上出现了铜活字、铅活字、锡活字、合金活字以及电脑排版，它使人类文化的记录、保存、传播以及交流进入了一个新的纪元。
正因为如此，有人把这一人类文明史上具有划时代意义的创造称作是“文明之母”。··
