简述我国宋元时期的科技成就，说明其分别对社会生产和生活产生了什么影响

北宋东京的一次烟花表演

导入框中的烟花故事，是根据曾在北宋都城东京开封居住过的孟元老的《东京梦华录》改编的。该书记载：那时开封城里演出杂技百戏，军士们装成各种模样，手持武器和盾牌出阵对舞，“忽作一声霹雳，谓之爆仗。则蛮牌者引退，烟花大起。……或就地放烟火之类，又一声爆仗，乐部动拜新月慢曲，有面涂青绿戴面具金睛……又爆仗一声，有假面长髯、展裹绿袍靴筒如钟馗像者”。这里叙述的一千多年前的宋朝游乐场面，颇近乎西方的万圣节，人们都戴着假面具。可注意的是，当时燃放烟花爆竹已很盛行。我国科技史家潘吉星认为，这些烟花爆竹“是用固体火药为原料”制成的。本课导入框中所绘古代火箭武器，是1232年金军在开封抵御蒙古军时用的，是当时的大火箭“飞火枪”。此图采自《中国火箭技术史稿》。

活字印刷的发明

北宋中期，约1041—1048年，毕升发明了活字印刷术。关于毕升的生平事迹，历史上没有记载。只有沈括在《梦溪笔谈》一书中介绍活字印刷术时，提到毕升是个“布衣”，也就是说毕升是个普通老百姓，没有做过官。下面是《梦溪笔谈·技艺》中有关毕升发明活字印刷术的记载：“庆历中(1041—1048)，有布衣毕升，又为活板。其法用胶泥刻字，薄如钱唇，每字为一印，火烧令坚。先设一铁板，其上以松脂、蜡和纸灰之类冒之，欲印则以一铁范置铁板上，乃密布字印。满铁范为一板，持就火炀(yáng，熔化)之，药稍熔，则以一平板按其面，则字平如砥。若止印三二本，未为简易；若印数十百千本，则极为神速。常作二铁板，一板印刷，一板已自布字，此印者才毕，则第二板已具，更互用之，瞬息可就。每一字皆有数印；如‘之’‘也’等字，每字有二十余印，以备一板内有重复者。不用则以纸贴之，每韵为一贴，木格贮之。有寄字素无备者，旋刻之，以草火烧，瞬息可成。不以木为之者，木理有疏密，沾水则高下不平，兼以药相粘，不可取，不若燔(fán，烧)土，用讫再火令药熔，以手拂之，其印自落，殊不沾污。升死。其印为予群从所得，至今宝藏。”毕升的发明在当时没有得到重视，这样一位伟大的发明家，除了沈括将他的名字记载下来，在历史上再无踪迹。毕升死后，他发明的部分泥活字被沈括的晚辈所获得，才引起沈括的重视，并把这发明记录下来。中原的活字印刷技术，后来传到宁夏、新疆等地，在西夏和回鹘也都使用活字印刷。1991年宁夏出土的《吉祥遍至口和本续》西夏文木活字印本，为我国现存的最早木活字印刷品，刻于1160～1205年。

活字印刷术后来陆续传到世界各地

约在13世纪，我国活字印刷术就传入朝鲜半岛。朝鲜高丽王朝末期，已开始使用金属活字印刷，到李朝获得大发展。日本直到16世纪，才开始有活字印刷术，是壬辰(1592年)日本侵朝战争后由朝鲜传过去的。当时日本从朝鲜带回数以万计的铜活字和铸字工，从此日本有了活字刊印本。中国活字印刷传到越南更晚至19世纪。我国活字印刷术传到欧洲在15世纪，是从我国新疆沿中亚、西亚逐步传到欧洲的。1450～1455年德国谷腾堡用金属活字印出欧洲第一套《拉丁文文法》。我国科技史专家潘吉星先生指出：“谷腾堡完成其活字试验所处的时代，正是中国印刷术在欧洲传播和进一步发展的一个高潮。而在谷腾堡时代我们仍能看到中国的技术影响。”(《中国科学技术史·造纸与印刷卷》)。

指南针的发明

战国时期，我国人民已经发现磁石指南北的特性，制出了“司南”。《鬼谷子·谋》记载，郑人外出采玉，带了司南以便不迷失方向；《韩非子·有度》记载，“先王立司南以端朝夕”，用司南确定准确的时间。这些说明司南在当时已在多方面得到应用。但是，由于司南是用天然磁石琢磨而成，磁性较弱，加上转动时与底盘摩擦力较大，指南效果比较差，长期未能得到广泛应用。北宋初期，人们发现了人工磁化法，用天然磁石摩擦钢针，制出指南针。关于指南针的装置方法，沈括的《梦溪笔谈·杂志一》记载约有四种：把磁针横贯灯芯浮于水上，把磁针架在碗沿上，把磁针放在指甲上，用缕丝缀住针腰挂在空中。其中以缕悬法的灵敏度最高。它的具体装置方法，是将缕丝的一端用蜡粘在磁针腰部，另一端悬在木架上，针下放一个标有方位的圆盘，静止时针便指向南北。这种悬挂型的指南针，基本上确立了近代罗盘的构造。以后，人们学会把指南针固定在方位盘里，制出了罗盘针。当时的罗盘还是水罗盘，即将磁针横贯着灯芯浮在水面上。水罗盘在南宋时已得到普遍使用。至于旱罗盘，我国到了明朝嘉靖年间(1522—1566)时才出现。

火药是由我国古代炼丹家发明的

在南北朝时，我国炼丹家陶弘景在《本草经集注》中就提到“消石”(即硝石)燃烧：“以火烧之，紫青烟起，云是真消石也。”科技史家潘吉星认为：“由于硝石和硫黄都可当药物，所以把硝、硫、炭构成的起火爆炸混合物叫作‘火药’。”9世纪写成的我国道教炼丹书籍《真元妙道要略》也有关于火药燃烧的记载：“有以硫黄雄黄合硝石并蜜烧之，焰起烧手面及烬屋舍者。”

火药用于军事

火药的重要性是在军事应用中显示出来。火药武器的应用，开始于唐朝末年。唐末和北宋的火箭，是在箭头附近装上用火药制成的燃烧物，点燃后用弓射向敌营，延烧敌人的营房、军械和人员。火炮是用抛石机把火药制成的爆炸物抛向远方，爆炸物中混有铁片一类杀伤物或致毒药物，以杀伤敌人。南宋时出现了管形火器。《宋史·兵志》记载，宋理宗开庆元年(1259年)，防守寿春(今安徽寿县)的士兵发明了突火枪，“以巨竹为筒，内安子窠(kē)，如烧放，焰绝然后子窠发出，如炮声，远闻百五十余步”。子窠就是原始的子弹，突火枪是世界上最早的管形火器，它的发明大大提高了火器发射的准确率。元朝初年，出现了用铜或铁制成的大型管形火器，统称为“火铳”。

金军使用震天雷

1232年4月，蒙古大汗窝阔台命大将速不台率军以火器和抛石机围攻金都城开封，金守将赤盏合喜令部下以火器“震天雷”和“飞火枪”抵抗，双方展开了六昼夜激战，死伤甚巨。金人终于守住了都城。《金史》记载当时的战况说：“其守城之具有火炮名‘震天雷’者，铁罐盛药，以火点之，炮起火发，其声如雷，闻百里外，所围半亩以上，火点著铁甲皆透。……又有飞火枪，注药，以火发之，辄前烧十余步，人亦不敢进。蒙古兵惟畏此二物。”

指南针、火药传入欧洲

指南针发明以后，我国人民首先把它应用在航海事业上。南宋时候，阿拉伯商人和波斯商人，经常搭乘我国的海船往来贸易，也学会使用指南针。他们又把指南针传入欧洲。指南针的应用推动了欧洲的航海事业。

南宋时，火药传到阿拉伯；蒙古西征时，火器也传到阿拉伯。欧洲人首先是西班牙人，在13世纪后期通过阿拉伯人的著作才知道火药。14世纪初，阿拉伯国家攻打西班牙时，使用火药和火器，欧洲人于是开始接触到火药和火器，并学习制造。1326年英国开始制造铁火瓶，1338年法国开始制造装火药的铁罐，这是欧洲应用火药和火器的最早记录。

沈括

沈括(1031—1095)，字存中，钱塘(今浙江杭州)人。北宋杰出的科学家。他出身于封建官僚家庭，青年时代即在沭阳(今属江苏)任主簿，大力修治沭河，灌田70万亩。宋仁宗时中进士，授职扬州司理参军，因熟悉天文学，还命其兼管司天监事，负责观测天象和修订历法，提出了与现今阳历相似的“十二气历”。宋神宗时参加过王安石变法运动，时常出京到各地察访新法实施情况，先后到过两浙、河北等地，还奉命出使过辽国。每到一地，都留心观察自然风物和风土人情，随时做记录。他由浙江雁荡山的地形，认识了水的侵蚀作用；从太行山岩石中海洋生物的遗迹，推知山东的陆地原为海洋。他博学多才，对科学、技术、文学、艺术和历史、考古等都有较深的研究。晚年，定居于润州(今江苏镇江)，修筑梦溪园，举平生见闻，撰《梦溪笔谈》一书。

《梦溪笔谈》

《梦溪笔谈》是沈括集科学研究、社会考察、文史掌故以至街谈巷议、奇闻异说等，兼收并蓄写作而成的。该书完成于11世纪末。包括《梦溪笔谈》26卷，《补笔谈》3卷，《续笔谈》1卷，***30卷。全书分为故事、辩证、乐律、象数、人事、官政、权智、艺术、书画、技艺、器用、神奇、异事、谬误、讥谑、杂志、药议***17目，609条，是一部综合性的著作。其中最有价值的是自然科学和科学技术部分，有二百多条，包括天文、历法、地理、制图、地质、气象、数学、物理、化学、水利、建筑、冶金、医药、农业、动物、植物以及武器制造等，足以反映北宋的科学水平。

郭守敬

郭守敬(1231—1316)，字若思，顺德邢台(今属河北)人。元朝天文学家和水利专家。他的祖父郭荣“通五经，精于算数水利”。郭荣曾让郭守敬拜当时天文、地理专家刘秉忠为老师。郭守敬32岁那年，刘秉忠的老同学张文谦将郭守敬推荐给元世祖。元世祖召见郭守敬，郭守敬面陈发展华北水利的六项建议，每奏一项，元世祖都叹曰：“任事者如此，人不为素餐矣。”当即授提举诸路河渠。不久，郭守敬随张文谦视察宁夏一带，修复了不少古渠，提升为都水少监。

元朝初期，承用金朝的大明历。大明历的误差已很显著。至元十三年(1276年)，元世祖下令由太子赞善王恂、都水监郭守敬领导，设立太史局，召集南北历官，修订新历。并且命御史中丞张文谦、枢密副使张易主管此事。王恂主要负责历法本身。郭守敬主要负责仪器和观测。郭守敬创制了近二十件天文仪器，主持了大规模的测量，他自己也作了许多观测。经过四年努力，新历告成，被命名为《授时历》，于至元十八年(1281年)颁行。就在这一年，王恂病故，当时尚有许多材料尚未整理定稿。郭守敬花了两年时间，最终写成定稿。

晚年，郭守敬又转归水利工作。至元二十七年(1291年)春，他领导整修大都至通州的运粮河，经一年多的时间，运河修通，定名通惠河。为了解决通惠河水源不足的问题，郭守敬主持修筑了白浮渠，“引北山(今北京昌平神山)白浮泉水，西折而南，经瓮山泊(今北京昆明湖)，自西水门入城，环汇于积水潭”。充足的水源，保证了漕粮船只可以直接驶入大都积水潭，积水潭上出现了“舳舻蔽水”的盛极景象。

图画说明

毕升

这是1959年王凤祚根据历史记载进行想象而创作的塑像，现陈列在中国历史博物馆。毕升头戴软脚幞头，身穿圆领长衫。他右手托着一块活字版，左手拿一块活字，完全沉浸于忘我的工作状态。

转轮排字

这是元代王祯发明的转轮字盘，用于分类排放活字字模。字盘为圆盘状，分为若干格，活字字模依韵排列在格内。字盘下有立轴支承，立轴固定在底座上。排版时两人合作，一人读稿，一人转动字盘，方便快捷地取出所需要的字模排入版内。印刷完毕后，将字模逐个还原格内。这一改革，既提高了拣字效率，又减轻了劳动强度。

汉朝的司南模型

司南模型是后人根据史书记载以及地下出土的汉代地盘实物制成的。司南的地盘是用青铜做成的，内圆外方，中心圆面磨得非常光滑，中心圆外依次布列八卦、天干、地支和二十八宿，***计24个方位。中心的小勺是用天然磁铁磨成的，磁铁的正极磨成长柄，勺头底部是半球面，非常光滑。使用时把磁勺放在地盘中间，用手转动勺柄，等到磁勺停下来，勺柄所指的方向就是南方。这种司南直到8世纪仍在使用。这里的司南模型是中国历史博物馆的展品。

宋朝的罗盘针模型

指南针最初的装置方法，都是以磁针为主体。在磁针的形状和装置上，人们曾做过多种试验。据沈括《梦溪笔谈》的记载，北宋时有4种不同装置的针型指南针，即水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法。但人们发现，这四种装置的指南针都没有地盘，使用时不得晃动，受到很多限制。于是便将指南针和方位盘联成一体，这就出现了更便于使用的罗经盘，又称罗盘针。这是指南针发展史上的一大飞跃。我国古代有关罗盘针的记载，最早见于南宋曾三异的《因话录》一书。

南宋突火枪

1259年，宋军和蒙古军作战时，寿春府(今安徽寿县)的军民创制了以竹管为筒能发射“子窠”的突火枪。这种“子窠”，用石子和铁块制成。筒里除装“子窠”外，还装有火药。火药点燃后，产生很强的气压，将“子窠”射出。“子窠”就是原始的子弹。以后管形火器里的“子窠”又发展成为弹丸，枪弹由石弹、铅弹发展到铁弹。

元代火炮

火炮也叫火铳，是古代用金属铸造的以火药气体压力发射弹丸的管形火器。插图元代火炮是至顺三年(1332年)铸造的，现藏于北京中国历史博物馆。它重6.94公斤，长35.3厘米，炮口直径10.5厘米。炮筒中部盖面镌有“至顺三年二月十四日，绥边讨寂军，第三百号马山”等三行铭文。铜火炮是装置在木架上发射的，木架的形状似一条长板凳。将铳筒嵌装在板凳上。因为在炮筒的尾部两侧各有一个约2厘米的方孔，这样通过方孔在尾部穿一根铁栓，就可以使炮筒固定在木架上。为使火炮高低俯仰，炮筒下加垫木楔，赋予不同的射角，以求达到需要的射击距离。