四大發明是指中國古代對世界有重大影響的造紙術、指南針、火藥和印刷術四大發明。它最早是由英國漢學家艾·約瑟提出的。
四大發明極大地促進了中國古代政治、經濟、文化的發展，這些發明通過各種渠道傳播到西方，對世界文明史也產生了巨大的影響。
雖然中華文明的許多重要成果都以“四大”“五大”命名，如四大美女、四大古典小說、四書五經等，但四大發明的概念源於西方學者，後為中國人所接受。
早在1550年，意大利數學家傑羅姆·卡丁就第壹個指出中國的“三大發明”對世界產生了影響:新浪(指南針)、印刷術和火藥。並認為他們是“古代沒有任何發明能與之匹敵。”
1620年，英國哲學家培根在《新工具》壹書中也提到:“印刷術、火藥和指南針三大發明改變了全世界事物的整個面貌和狀況。”
然後在1861 ~ 1863，馬克思恩格斯把這些發明的意義推向了壹個高峰。馬克思在《機械、自然力和科學的應用》中寫道:“火藥、指南針和印刷術——這是預言資產階級社會到來的三大發明。火藥把騎士精神炸得粉碎，指南針打開了世界市場，建立了殖民地，而印刷術則成了新教的工具，總體上成為科學復興的手段，成為創造精神發展必要前提的最有力的杠桿。”
恩格斯在《德國農民戰爭》中明確指出:“壹系列發明都具有或多或少的重要意義，其中火藥具有光榮的歷史意義。現在已經毫無疑問地證實，火藥是由中國通過印度傳給阿拉伯人的，是由阿拉伯人和火藥武器通過西班牙傳入歐洲的。”
英國漢學家馬多克斯指出:“長期以來，中國人的發明天才表現在許多方面。中國的三大發明(航海指南針(新浪)、印刷術、火藥)為歐洲文明的發展提供了非凡的動力。”
中國古代四大發明
在中國的傳教士和漢學家約瑟是第壹個將造紙術加入上述三大發明的人。他在比較日本和中國時指出，“我們必須永遠記住，他們(指日本)沒有印刷術、造紙術、指南針和火藥這樣傑出的發明。這份發明清單後來由英國著名生物化學家、歷史學家和漢學家李約瑟(Joseph Needham)制定。
指南針是用來判斷方向的簡單工具。原名新浪。主要部件是可以在軸上自由旋轉的磁針。磁針在地磁場的作用下可以保持在磁子午線的切線方向。磁針的北極指向地理北極，這個性質可以用來辨別方向。它常用於航海、大地測量、旅遊和軍事。指南針的n指的是北方，e指的是東方，w指的是西方，s指的是南方。
中國被認為是世界上發明指南針的國家。指南針的發明是中國古代勞動人民長期實踐認識物體磁性的結果。由於生產勞動，人們接觸到了磁鐵礦，並開始了解它的磁性。人們先是發現了磁鐵吸引鐵的性質，後來又發現了磁鐵的指向性。經過多次實驗和研究，終於發明了壹種實用的指南針。最早的指南針是用天然磁鐵制作的，這說明中國古代的勞動人民很早就發現了天然磁鐵及其鐵的吸引力。據古書記載，早在春秋戰國時期，生產力就有了很大發展，特別是農業生產，促進了采礦業和冶煉業的發展。在長期的生產實踐中，人們從鐵礦石中認識了磁鐵。最早的指南針是新浪。
指南針歷史
"中國最早的指南針理論是基於陰陽五行學說的“感應理論”. "據關增健介紹，11世紀中葉的中國大科學家沈括，至今仍對指南針感到不解。他的《孟茜筆記》介紹了指南針的人工磁化方法、磁偏角的發現和指南針的架設方法，但他不知道指南針為什麽被引導——“磁鐵的引導”...無法自圓其說！”隨後，學者們根據陰陽五行學說和當時人們對地球形狀的認識，提出了各種指南針理論。比如最晚在宋代成書的《管氏地理指蒙古》，首先提出了如下邏輯:
“磁針是鐵做的，鐵屬於金。根據五行，金生於水，北方屬水，所以北方的水是金之子。鐵來自磁鐵，磁鐵由太陽之靈孕育而成，太陽之靈屬火，位於南方，所以南方相當於磁針之母。這樣，磁針既要照顧母親，又要思念孩子，自然指向南北方向。”
南宋人的羅盤原理仍然認為“羅盤所指，即太陽所在之處為靈”只是圍繞磁偏角現象，而論證是基於更多轉向地理方位的坐標系——中國古人認為地面是平坦的，面積有限，所以地面上必然有壹個中心，通過中心的子午線是唯壹的南北方向。南宋人曾三壹認為，壹旦測地不在這條南北線上，羅盤指向自然“少偏”。到了明代，指出了正確的向導方向是由地球方位系統決定的，而偏離角度是由天體方位劃分系統決定的。關增健認為，這種說法“體現了傳統羅盤理論在面對陰陽感應理論與磁偏角存在的矛盾時的尷尬”。
明朝萬歷年間(公元1573 ~ 1620)，傳教士來到中國，帶來了西方的指南針理論、地球理論以及相關的科技知識。受其影響，中國學者開始從新的角度探索指南針理論。在這個過程中，陰陽五行的作用逐漸減弱，從力學角度的分析不斷增加。然而，吉爾伯特在1600年提出的科學理論在西方學術界並不統壹，更不用說在東方了。傳教士中，以1658年來華的比利時耶穌會士費迪南·韋爾伯斯特(ferdinand verbiest)的指南針理論最為系統，但他認為磁針指向地球本身的地理南北極，理論仍局限於古代科學的範圍，不像吉爾伯特認識到地球本身有磁鐵。費迪南德·南懷仁的理論在中國產生了深遠的影響。直到19世紀中葉，中國仍有學者用它來解釋指南針問題。此時，清末來華的傳教士開始向中國介紹西方近代磁學知識。
在先秦時期，我們的祖先就已經積累了很多這方面的知識，在勘探鐵礦時經常會遇到磁鐵礦，也就是磁鐵礦(主要由四氧化三鐵組成)。這些發現早已被記錄下來。這些發現最早記載在《管子》的幾篇文章中:“山上有磁石，下有金銅。”其他古籍也有類似記載，如《山海經》。磁鐵的吸鐵特性早就被發現了，《呂氏春秋》九卷主篇有:“慈吸鐵，或吸之。”當時人們把“磁性”稱為“善良”。他們認為磁鐵吸引鐵是慈母對孩子的吸引力。並認為:“石頭是鐵之母，但石頭有善良和不善良兩種。善良可以吸引他的孩子，不善良不行。”據說秦始皇統壹六國後，在鹹陽附近修建了阿房宮。宮殿裏有壹扇磁鐵做的門。如果有人穿著盔甲藏著武器進宮行刺，會被磁鐵門吸引。這個故事告訴我們，古代勞動人民很早就掌握了磁學知識。
當兩塊磁鐵放在壹起並相互靠近時，有時它們相互吸引，有時它們相互排斥。眾所周知，磁鐵有兩個磁極，壹個叫做N極，另壹個叫做S極。同性相斥，異性相吸。當時人們並不知道這個道理，但還是能感知到這個現象。
西漢時，有壹位煉丹師，名叫欒達。他利用磁鐵的這壹特性制作了類似兩個棋子的東西。通過調整兩個棋子極性的相互位置，有時兩個棋子相互吸引，有時又相互排斥。欒大稱之為“鬥棋”。他把這部小說獻給漢武帝，現場演示。漢武帝又驚又喜。他被評為“五福將軍”。欒大力利用磁鐵的性質，做出新奇的東西來欺騙漢武帝。
指南針的始祖出現在戰國時期。它是由天然磁鐵制成的。它看起來像壹個圓底的勺子，可以放在光滑的“場地”上保持平衡，可以自由旋轉。當它靜止時，勺子的柄會指向南方。古人稱之為“司南”，在當時的《韓非子》壹書中有:“王力司南取時先。”“早晚收場”的意思是方，東方。《鬼谷子》中記載了新浪的應用，鄭人采玉時帶著新浪，以確保不迷路。
春秋時期，人們已經可以將硬度為5-7度的軟玉、硬玉打磨成各種形狀，因此也可以用硬度只有5.5-6.5度的天然磁鐵來制作司南。東漢王充在《論衡》壹書中對司南的形狀和用法做了明確的記載。新浪是經過琢磨用壹整塊天然磁鐵做成的，勺子的手柄經過極導，使整個勺子的重心正好落在勺子底部的正中間，勺子放在壹個光滑的場地，周圍是壹個四維的莖幹和樹枝，合成24個方向。這個設計是古人仔細觀察了自然界中許多與磁性有關的現象，積累了大量的知識和經驗後，經過長期研究完成的。新浪的出現是人們對磁鐵手指極性認識的實際應用。但是，新浪也有很多缺陷。天然磁鐵不好找，加工過程中受沖擊受熱容易失磁。所以新浪的磁性比較弱，與站點的接觸要非常順暢，否則會因為轉動摩擦阻力太大而難以轉動，達不到預期的引導效果。而且新浪有壹定的體積和重量，不方便攜帶，這可能是新浪長期沒有被廣泛使用的主要原因。
新浪由壹個青銅圓盤和壹個天然磁鐵制成的磁勺組成。青銅盤刻有24個方向，磁勺放在盤的中心圓形面上。當它靜止時，勺子的尾部指向南方。
每個磁鐵兩端的磁極不同，壹個叫S極，壹個叫N極。我們居住的地球也是壹塊巨大的天然磁鐵，南北兩極磁極不同。地球北極附近的南極和地球南極附近的北極。正是因為地磁極點和地理層面不完全重合，才出現了地磁偏角現象。我們知道，同性磁極相斥，異性磁極相吸，所以無論在地球表面的什麽地方，拿壹根可以自由旋轉的磁針，它的N極永遠指向北方，S極永遠指向南方。
兩千多年前的春秋戰國時期，中國就已經用鐵制造農具了。當勞動人民在尋找鐵礦石時，他們發現了壹塊磁鐵，並知道它可以吸收鐵。
《孟茜筆談》是沈括(1031—1095)寫的壹部關於中國古代科技的書，裏面講了壹些磁學和指南針的問題。在《與孟茜畢譚的補充談話》中，他談到了摩擦磁化過程中的各種現象:“用磁鐵來針鋒相對，永遠是尖銳的，指北者不怕石頭...相反，應該有南北差異，這壹點還沒有深入研究。”也就是說，用磁鐵摩擦縫衣針後，有時會針鋒相對地指向北方。磁鐵有N、s兩極，磁化時縫紉針的朝向不同，所以磁化後的方向也不同。但是沈括並不知道這個道理。他真實記錄了這壹現象，並坦率承認自己沒有深入思考。希望後人能進壹步探索。
導遊龜在當時是壹種流行的新設備。在木龜的腹部放置壹塊天然磁鐵，在木龜的腹部下方挖壹個光滑的洞，並將其對齊，放在壹個尖尖的竹釘上，竹釘直立在木板上，這樣木龜就被放置在壹個固定的可自由旋轉的支點上。因為支點處的摩擦力很小，所以木龜可以自由轉動導軌。當時不是用來導航的，是用來幻術的。但這是後來出現的幹旱羅盤的前身。
導遊龜發明的時間不晚於1325。木塊雕刻成烏龜形狀，在烏龜腹部中央嵌有磁鐵。木龜被放在壹根尖尖的立柱上，靜止時分別指向南北。
為了確定方向，除了指南針，還需要有方位盤配合。最初使用指南針時，可能沒有固定的方位盤。隨著方位測量的需要，出現了磁針和方位盤壹體化的羅盤。羅盤包括風水羅盤、水羅盤和幹旱羅盤。
圓盤周圍刻二十四個方向，裏面裝水。磁針穿過燈草，漂浮在水面上。
眾所周知，地球的兩個磁極僅接近地理上的北極和南極，但並不重合。磁針指向的是地球的磁極而不是地理上的南北極，所以磁針指向的是稍微偏離而不是正南正北的方向。這個角度叫做磁偏角。因為地球幾乎是球形的，磁針指向磁極時會向下傾斜，與水平方向有壹個角度，稱為磁傾角。不同位置的磁偏角和磁傾角是不同的。北宋《吳要》在論述用地磁方法制作羅盤時，註意到了磁傾角的運用。沈括在《孟茜筆談》中談到了不完整的羅盤，它常常是略偏東的。指出了磁偏角的存在。磁偏角和磁傾角的發現使指南針指向更加準確。
魏晉南北朝時期，中國先民對磁鐵的性質有很多了解。就連當時的詩人曹植也在焦植的詩中用了“磁石吸鐵，黃金不相連”。句子。可以看出他也了解磁鐵的性質。梁南北朝陶弘景在《名醫錄》中提出了磁測法。他指出，優秀的磁鐵產於南方，磁性很強，能吸引三四根鐵針，這樣磁鐵上就能首尾相連掛幾根針。磁性更強的磁鐵可以吸引十多根鐵針，甚至可以裝下壹兩斤刀。陶弘景不僅指出了磁性有強有弱，還指出了測量方法。這可能是世界上最早的磁測量記錄。
磁鐵吸引鐵是因為每個磁鐵兩端的磁極不同，壹個叫正極，壹個叫負極。人類居住的地球也是壹塊巨大的天然磁鐵。地球的北極和南極也有不同的磁極。地球北極為負，地球南極為正。根據同性磁極相斥，異性磁極相吸的原理，取壹根可以自由旋轉的磁針。無論妳站在地球的哪個位置，它的正極永遠指向北方，負極永遠指引著妳。
戰國時期，人們利用磁鐵的特性，制作了壹種指示南北的工具——司南。但是，戰國時期的新浪是什麽樣子，無法考證。《中國歷史教科書插圖》─「新浪」取材於中國歷史博物館的「漢代新浪模型」。這個模型是後人根據歷史記載和地下出土的漢代遺址實物制作的。遺址用青銅制作，內圓外圓，中央圓面打磨得非常光滑，保證勺體指示方向的準確性。中圓外圍依次排列八卦、天幹、地支、二十八宿，計二十四個方向。遺址中央的小勺子是用壹整塊天然磁鐵磨出來的，磁鐵的陽極磨成了新浪的長柄，勺頭底部是半球形，非常光滑。使用時，先將站點放平，再將新浪放在站點中間，用手移動勺柄使其旋轉。當司南停下來的時候，勺柄所指的方向是南方。這種勺子形狀的新浪壹直使用到八世紀。