指南针、火药和印刷术

北宋时期，指南针的使用已经十分普遍，当时已掌握了利用天然磁体進行人工磁化的技术。人造磁铁的磁性比天然磁体要稳定得多。同时，在指南针的装置上也有很大的改進，即将磁针穿在灯芯草上浮于水面和放在指甲上、放在碗沿上、悬在丝线上。著名科学家沈括还发现磁针所指方向正南稍偏东的现象。这是关于地磁偏角的最早记载。

在宋代，特别是南宋时期，海外贸易空前发达。为了克服远渡重洋的困难，保证航船安全，北宋末年已把指南针应用于航海之中。

宋代随着采矿、冶金等部门手工业的发展和抗击辽、夏、金战争的频繁，火药、火器的制造技术也提高到了一个新的阶段。

北宋时汴京有专门制造火药和火器的官营手工业作坊。宋仁宗时，由曾公亮主编的《武经总要》记载了以硫磺、焰硝（硝酸钾）、松脂以及其它不同物质按一定比例和操作程序制成不同用途的火药，这是世界上最早的火药配方和工艺程序的记载。

北宋时，利用火药制造的火器，主要是燃烧性的，随后爆炸性的火器也大量制造和应用。到了南宋，更发明了管状火器，如1132年（绍兴二年）军事技术专家陈规守德安（湖北安陆）时创造了火枪，把火药装在竹筒内点火喷射，这是射击管状火器的鼻祖。1259年（开庆元年），宋军和蒙古军在淮河一线作战，寿春府（安徽寿县）军民创造了一种叫“突火枪”的火器，在竹筒内放置火药后再安上子窠，用火药的力量把子窠射出去，子窠类似子弹性质，用石子、铁块等制成。这是世界上最早的原始步枪。后来把竹筒改为铁管或铜管。

自唐后期以来，雕版印刷术对于文化的传播、普及和提高，起着越来越重要的作用。

北宋仁宗庆历年间，布衣毕昇又在雕版印刷术的基础上发明了活字印刷术。毕昇的这种发明，在印刷史上是个划时代的技术创新，对世界文明有着重大的贡献。

建筑的发展

宋朝在建筑技术方面也有了较大的发展。北宋李诫编写的《营造法式》，就是这一时期建筑技术经验的总结。

李诫（约1060年～1110年），字明仲，郑州新郑人。他曾在北宋朝廷的将作监任职十多年，主持过不少土木工程，积累了丰富的建筑经验。同时，他又“考究群书”，钻研历代文献中有关建筑工程的记载，集中建筑工人的智慧，花了三十多年时间，在北宋初年著名的工匠喻皓《木经》（三卷，已佚）的基础上，完成了《营造法式》这一部建筑学上的巨著。全书三十四卷，分名例、制度、功限料例、图样四部分。这本书对大木作的叙述特别详细。书中还配合文字说明，绘出各种图样。《营造法式》的问世，标志着中国古代建筑技术已发展到较高的阶段，它是中国和世界建筑史上的珍贵文献。

位于河南省开封市东南郊区，有一座现存最古老的建筑物--繁塔。根据北宋写的《北道刊误志》记载，繁塔是宋开宝年间（公元968—975年），由当朝的官僚倡导由民间募集资金修建成的，在现存繁塔洞壁上镶嵌石刻中，尚留存有当时建塔捐献财物者的姓名和年月。到了978年，繁塔才建起一个高高的塔基，直到982年，甚至到宋淳化元年（西元990年），还不断有人捐献财物给建塔工程。所以根据塔内碑刻的记载来推测，繁塔大约筹建于开宝中期，竣工于宋淳化元年（西元990年）以后。也就是说，从筹建到竣工，前前后后经历了20多年。

繁塔在宋代竣工时，原为空心造楼阁夸木结构，是等边六角九层的宝塔型，塔高240尺的巨型佛塔，极为壮观。

繁塔的另一艺术成就，是塔的内外壁均镶嵌佛像，其用不同的加釉灰色方砖砌成，塔表的每块砖都是一尺见方，为凹圆形佛龛，龛中有佛像凸起，一砖一佛，跌坐其中。佛像的姿态、衣着、神情各具特色，佛像有端坐在单莲座或束腰莲座之上者：有手执各种法器的佛像；还有常见骑着青狮的文殊和骑着白象的普贤二菩萨；有六臂或十二臂的观音菩萨，以及乐伎等等，近七千块雕像，佛像表情细腻逼真、个个形象鲜明生动、相貌迥异、千姿百态，将繁塔烘托得十分壮观，显示宋代雕刻艺术家的超人技艺。

繁塔内各层的墙壁和登道上，琳琅满目的宋代石刻题记，镶嵌有各种碑刻200余方，碑刻以宋代为主。其中以宋代书法家洛阳人赵仁安所写的“三经”最为著名。刻石四周雕有莲瓣开花纹图案的装饰，雕技精湛神妙。

医学的发展

两宋医药学在唐代基础上有進一步的发展。当时，外国药物大量传入中国，因而在宋代官私编纂的医药书籍中，新药品种不断增加。宋太祖时编刻的《开宝本草》比《唐本草》增加新药133种；仁宗时所修《嘉祐补注本草》又增加新药82种。到北宋末年所编印的《政和经史证类本草》新增药品达628种。

南宋人宋慈（约1186年～1249年）所著的《洗冤集录》，系统的论述了检验尸体的各种方法，是世界上第一部司法检验专著，曾被译成法、英、荷兰、德、朝鲜、日、俄等多种文字，广泛流传，对法医学的发展有很大的影响。

两宋时期，针灸学也有了巨大的发展。中国针灸学虽有悠久的历史，但因长期传抄，其中所载经络俞穴部位很紊乱。宋仁宗初年，针灸学家王惟一总结了历代针灸医家的经验，统一了针灸穴位，并在铜匠师的合作下，设计用铜铸成人体模型两具，刻划经穴，标注名称，为针灸教学之用；同时写成《新铸铜人俞穴针灸图经》三卷，不久又把《图经》刻石流传，使此后学习针灸的人对俞穴部位能有正确的知识。

南宋的名医李杲(公元1180 - 1251)，字明之，号东垣，后人多尊称为“东垣老人”。中医史上的“宋元四大家”之一。

李东垣小时候就和一般孩子不同。长大后，言语忠诚有信用，行为敦厚令人敬重。他在人际交往上很谨慎，与人接触时没有开玩笑的话。市面上众人以为可资娱乐的场所，他从未去过，似乎天性生来就是这个样子。

由于东垣的母亲王氏卧病不起，让乡里的好几个医生来救治。是寒证还是热证，他们的说法都各不相同，各种药物都用遍了，也无济于事，最后连什么病都没弄清楚就死去了。东垣痛悔自己不懂医而失去了亲人，于是立下志愿说：“如果遇到高明的医生，一定要努力学医，以此永志自己的过失。”听到易州的张元素先生，人称“洁古老人”，医术闻名天下，他就進献了很多钱物去拜他为师。几年以后，他就全部掌握了张元素的医术。

因为李东垣家中很富足，用不着以医技谋生，又加上他看重自己的品行操守，因此不轻易屈尊为人治病，人们也不敢把他叫作医生。就是那些士大夫得了病，如果不是非常危急，迫不得已，通常也不敢请他来诊治。他最初也没有把医作为名份的事，许多人也不知道他精通医学。后来，他因躲避蒙古军队入侵而到了汴梁，于是才凭借医术结交了一批公卿官僚。他治病时效果显著的验案另有书籍记载，下面只是载于史书中或出于名家手笔的几个验案。

北京人王善甫，是京都的酒官，得了小便不通的病，眼珠子凸出，肚皮胀大得象鼓一样，膝盖以上的皮肉坚硬得象要裂开一样，不能吃不能喝。其他的医生们用了甘淡渗泄的利尿药也没有见效。李东垣对那些医生说：“这个病很深沉了啊。《内经》有言：膀胱是津液之府，必须得气化才能排泄小便。现在用了渗泄小便的药剂，病反而加重了，那是因为气不化的原因。启玄子说：‘没有阳的，阴无法生；没有阴的，阳无法化。’甘淡渗泄的药都是阳药，只有阳没有阴，阳又怎么能化呢？”第二天，李东垣用了阴药给病人服用，结果只服了一剂药，病就好了。

西台掾的萧君瑞，二月中得了伤寒发热，医生给他开了“白虎汤”，结果病人的面色变得墨一样的黑，原来的症状看不到了，脉象沉细，小便失禁。李东垣开初不知道医生用的什么药，等到诊断以后，便说：“这是在立夏前误用白虎汤造成的错误。白虎汤大寒大凉，不是行经气的药，只能寒腑藏之气，如果不善于运用，就会使伤寒本病隐伏在经络之间。有的人又用大热之药去补救，就伤阴气，又会变生出其它病症来，这不是补救白虎汤的办法。我要用，就用升阳气、行经气的温药。”有人诘难他说：“白虎汤是大寒之剂，不用大热药怎么能补救，你那样治怎么行？”李东垣说：“病隐伏在经络之间，阳气不升经气就不行，经气行以后本证又会显现出来了。本证又有什么难治的呢？”后来果然象李东垣说的那样把病治好了。

魏邦彦的妻子，突然间眼睛里长翳子，从下而上的长，颜色是绿的，肿痛得无法忍耐。李东垣说：“翳子从下而上的长，可知病是从阳明经来的。绿色不是五色中的正色，那是肺与肾共同生病而起的邪气。”于是就泻肺、肾的邪气，并用入阳明经的药作为佐使药。服药后本来已经见效了，后来病又复发了三次，并且随着邪气所来的经脉不同而翳子的颜色也各不相同。李东垣便说：“各条经脉都属于眼目，经脉有病则眼目相随。这一定是经络不调，(月)经不调，则眼目之病好不了。”一问之下，果然是那样。于是象李东垣所说的那样去治疗，病就不再发作了。

李东垣治病的情况大都像这个样子。他特别擅长于伤寒、痈疽、眼科疾病。当时的人都把他看成神医。他所著的医书，也在世间得到广泛的流传。

壬辰(公元1232)年间，他渡黄河北上，暂时居住在东平，直到甲辰年(公元1244)才返回乡里。有一天，他对友人周德父(字都运)说：“我老了，想把医术传给后世，却很难找到一个合适的人，怎么办啊？”德父说：“廉台的罗天益(字谦甫)，性情品行敦厚朴实，常常遗憾自己所学的医术不精纯，有志于学习，你想传授医道，这个人大概可以了吧。”后来有一天，周德父和罗天益一起来拜见东垣。东垣一见面就问：“你是来学习赚钱的医生呢，还是来学习传授医道的医生呢？”罗天益说：“只是传授医道罢了。”于是便跟着东垣学习，日常的饮食用品，都由东垣供给。

学习了三年后，为嘉奖他长期学习不倦的精神，东垣给他二十两白银，说：“我知道你生活境况很艰难，恐怕你思想动摇，半途而废，可用这些银子作你妻子儿女的生活费用。”罗天益百般推辞不接受。东垣说：“我连医道这样的大事都不吝惜，怎么会吝惜金钱这些小事呢？你不要再推辞了。”

临终前，东垣把自己一生中的著述清理校勘，分卷装函，按类编辑，排列在书案上，嘱咐罗天益说：“这些书交给你，不是为了我李明之，也不是为了你罗天益，而是为了天下后世之人，千万不要湮没了，要把它们推广施用下去。”东垣于辛亥年二月二十五日去世，享年七十二岁。

李东垣对《黄帝内经》、《黄帝八十一难经》等古典医籍有很深刻的研究，他的许多创造性的医学理论，都是在《黄帝内经》的基础上结合自己的实际经验而总结出来的。

当时社会环境因战乱等因素而很不安定，由于精神刺激、饮食不节、起居不时、寒温不调等原因引起的疾病很多，这些病用治伤寒的方法往往治不好。李东垣从实践中体验到这些疾病的致病因素都能耗伤人的元气，成为内伤病的病因，因此提出了“内伤学说”。以后，病分“外感”、“内伤”就成了后世医家辨证的一大原则。

李东垣对“脾胃”在人体健康中的重要作用有著独特而深刻的见解。他在张元素的脏腑病机学说的启发下，结合《黄帝内经》中“人以水谷为本”、“有胃气则生，无胃气则死”之说，认识到脾胃对于人体生理活动最关紧要，提出了“内伤脾胃，百病由生”的理论。而内伤脾胃的病因，他认为是“先由喜、怒、悲、忧、恐，为五贼所伤，而后胃气不行，劳役饮食继之，则元气乃伤”。可见他已经认识到了，人的情志变化等精神因素在脾胃内伤的发病过程中起着先导的作用，而形体劳役过度、饮食不节，则是另外两个重要的致病因素。

李东垣的著作，除了三十多万字的《伤寒会要》外，主要还有《医学发明》、《脾胃论》、《内外伤辨惑论》、《兰室秘藏》、《此事难知》、《药象论》等书。其中《脾胃论》、《内外伤辨惑论》和《兰室秘藏》对后世医家影响很大。特别是《脾胃论》，不但创立了中医史上的“补土派”(又称“温补派”)，对脏腑辨证和三焦辨证的诊治方法提供了理论基础，而且为后世儒医把儒家学说搀入医理大开方便之门。“调理脾胃为医中之王道，节戒饮食乃却病之良方”，已成后世儒医之箴言。

天文学及数学成就

北宋时期，出了一位著名的科学家名叫沈括（1032年～1096年）。沈括，字存中，北宋杭州钱塘人，比较完整保存下来的著作是他晚年所著的《梦溪笔谈》三十卷。

在《笔谈》中，作者总结了中国古代，特别是北宋时期自然科学所达到的辉煌成就，内容涉及天文、数学、物理、化学、生物、地质、地理、气象、医药和工程技术等十分广泛的领域。

沈括的科学成就，突出表现在天文历法方面。他在兼管司天监期间，曾破格选拔平民出身的天文历算家卫朴到司天监任职，主持编修《奉元历》，以365.24358日为一回归年，虽比今天实测的365.2422日稍大些，但比当时通行的历法要精密得多。同时，他还提出了彻底改革旧历法的主张：按节气定月，以立春为元旦，不管月亮圆缺，只管时令节气；大月三十一日，小月三十日，大小月相间，不置闰月。这种把四季二十四节气和十二个月份完全统一起来的历法，适于农业生产的需要。沈括的成就，在中国科学史上占有重要的地位。

此外，北宋天文学家苏颂和韩公廉等人，吸取前人有关天文学方面的知识和齿轮应用技术上的成就，创造了世界上第一座结构复杂、自动运转的“天文钟”──水运仪象台，并写成了一部图文并茂的详细说明书──《新仪象法要》，记载了水运仪象台的全部结构。反映出11世纪中国在天文学和技术科学方面的高度成就。

南宋著名数学家秦九韶在著作《数书九章》中，记有高次方程的数值解法和联立一次同余式的解法（当时叫做“大衍求一术”），是世界上最早提出这一解法的人。

丝织技术

南宋时，丝织技术有了新的提高。苏州、杭州、成都三个著名的官营织锦院，各有织机数百台，工匠数千人，规模宏大，分工细致，丝织品种类繁多，产品精致美观。

南宋纺织业中最重要的成就是棉纺织业的進一步发展。随着棉花种植的推广，棉纺织业逐渐普遍起来。宋人《木棉》诗中有“车转轻雷秋纺雪，弓弯半月夜弹云，……机杼终年积妇勤”等句，反映了扦子、弹花、纺纱、织布的劳动过程，以及所用铁铤、弹弓、纺车、织机等各种棉纺织工具。

由于新的纺织工具的出现，已能织出带有细字、小花卉的花布。1966年浙江兰溪县南宋古墓中，出土了一条随葬棉毯，说明江南地区不仅能织布，而且还能织毯，反映了棉纺织业的新发展。

造船业与制瓷业

南宋时期，造船业得到進一步发展。明州、泉州、广州等造船业中心，仍然制造大型海船。1974年，在福建泉州湾发掘出一艘南宋末期的海船。根据其长、宽、深计算，载重量当在二百吨以上。这艘船的造型和结构都与宋代文献记载相吻合。特别值得注意的是，它的船舱竟多达十三个。

南宋时还普遍制造车船。车船装有轮子，用脚踏轮，激水而行。

南宋制瓷业的规模宏大，有的窑址堆积面达二十亩，高二十米。临安凤凰山下的修内司官窑，所烧瓷器，“极其精制，釉色亦莹澈，为当时所珍”。景德镇是著名制瓷中心，产品远销各地。浙江龙泉所产传统青瓷，仍为当时上品。

其它如造纸、印刷、制茶以及火器制造等业，也都相当发达。