四大發明是關於中國科學技術史的壹種觀點，是指中國古代對世界具有很大影響的四種發明，是中國古代勞動人民的重要創造，是指造紙術、指南針、火藥及印刷術。
此壹說法最早由英國漢學家艾約瑟提出並為後來許多中國的歷史學家所繼承，普遍認為這四種發明對中國古代的政治、經濟、文化的發展產生了巨大的推動作用，且這些發明經由各種途徑傳至西方，對世界文明發展史也產生了很大的影響。
指南針是用以判別方位的壹種簡單儀器。前身是司南。主要組成部分是壹根裝在軸上可以自由轉動的磁針。磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上。磁針的北極指向地理的北極，利用這壹性能可以辨別方向。常用於航海、大地測量、旅行及軍事等方面。指南針的N指北方，E指東方，W指西方，S指南方 。
中國是世界上公認發明指南針（Compass）的國家。指南針的發明是我國古代勞動人民在長期的實踐中對物體磁性認識的結果。由於生產勞動，人們接觸了磁鐵礦，開始了對磁性質的了解。人們首先發現了磁石吸引鐵的性質，後來又發現了磁石的指向性。經過多方面的實驗和研究，終於發明了實用的指南針。最早的指南針是用天然磁體做成的，這說明中國古代勞動人民很早就發現了天然磁鐵及其吸鐵性。據古書記載，遠在春秋戰國時期，由於正處在奴隸制社會向封建社會過渡的大變革時期，生產力有了很大的發展，特別是農業生產更是興盛發達，因而促使了采礦業、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石。最早的指南針是司南。
歷史
“中國最早的指南針理論，是建立在陰陽五行學說基礎上的‘感應說’。”關增建介紹，11世紀中葉時中國大科學家沈括還對指南針感到匪夷所思，他的《夢溪筆談》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，但對指南針為什麽會指南卻沒有壹點概念——“磁石之指南……莫可原其理！”隨後，文人學者們從陰陽五行學說出發，結合當時人們對大地形狀的認識，提出各種指南針理論。例如，最晚成書於宋代的《管氏地理指蒙》，首先提出如下邏輯：
“磁針是鐵打磨成的，鐵屬金，按五行生克說，金生水，而北方屬水，因此北方之水是金之子。鐵產生於磁石，磁石是受陽氣的孕育而產生的，陽氣屬火，位於南方，因此南方相當於磁針之母。這樣，磁針既要眷顧母親，又要留戀子女，自然就要指向南北方向。”
南宋人的指南針原理，仍認為“指南針之所指，即陽氣之所在”，只是圍繞磁偏角現象，立論依據更多轉向地理方位的坐標系統——中國古人認為地是平的、大小有限，這樣地表面必然有個中心，過該中心的那條子午線就是唯壹的南北方向。南宋人曾三異等認為，壹旦測量地點不在這條南北線上，指南針所指向自然“少偏”。到明代，有人假托南唐人著作指出，指南正針由大地方位系統決定，而偏角則由天體方位劃分系統所決定。關增建認為，這種說法“體現了傳統指南針理論在陰陽感應學說和磁偏角的存在這壹矛盾面前所表現出來的窘迫”。
明萬歷年間（公元1573～1620年），傳教士來華，帶來西方的指南針理論、地球學說以及相關科技知識。受其影響，中國學者開始從新的視角探討指南針理論問題，在此過程中，陰陽五行的作用不斷淡化，力學角度的分析不斷增加，但吉爾伯特1600年提出的科學理論連西方學界都沒統壹，更談不上入主東土。傳教士中，1658年抵華的比利時耶穌會士南懷仁的指南針理論最系統，但他認為決定磁針指向的是地球的地理南北兩極本身，理論仍然局限在古代科學的範圍，而不像吉爾伯特認識到地球本身存在壹個磁體。南懷仁理論在中國影響深遠，直到19世紀中葉，中國仍有學者用它解釋指南針問題。而此時，清末來華的傳教士已開始著手把西方近代磁學知識介紹給中國了。
先秦時代我們的先人已經積累了許多這方面的認識，在探尋鐵礦時常會遇到磁鐵礦，即磁石（主要成分是四氧化三鐵）。這些發現很早就被記載下來了。《管子》的數篇中最早記載了這些發現：“山上有磁石者，其下有金銅。”其他古籍如《山海經》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發現，《呂氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招鐵，或引之也。”那時的人稱“磁”為“慈”他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。並認為：“石是鐵的母親，但石有慈和不慈兩種，慈愛的石頭能吸引他的子女，不慈的石頭就不能吸引了。”據說秦始皇統壹六國後，在鹹陽附近修阿房宮，宮中有壹座門是用磁石做成，如果有人身穿盔甲，暗藏兵器，入宮行刺，就會被磁石門吸住。這個故事告訴我們，古代勞動人民很早就掌握了磁學知識。
當把兩塊磁鐵放在壹起相互靠近時，有時候互相吸引，有時候相互排斥。人們都知道磁體有兩個極，壹個稱N極，壹個稱S極。同性極相互排斥，異性極相互吸引。那時的人們並不知道這個道理，但對這個現象還是能夠察覺到的。
到了西漢，有壹個名叫欒大的方士，他利用磁石的這個性質做了兩個棋子般的東西，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，有時相互排斥。欒大稱其為“鬥棋”。他把這個新奇的玩意獻給漢武帝，並當場演示。漢武帝驚奇不已，龍心大悅，竟封欒大為“五利將軍”。欒大利用磁石的性質，制作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。
指南針的始祖大約出現在戰國時期。它是用天然磁石制成的。樣子像壹把湯勺，圓底，可以放在平滑的“地盤”上並保持平衡，且可以自由旋轉。當它靜止的時候，勺柄就會指向南方。古人稱它為“司南”，當時的著作《韓非子》中就有：“先王立司南以端朝夕。”“端朝夕”就是正四方、定方位的意思。《鬼谷子》中記載了司南的應用，鄭國人采玉時就帶了司南以確保不迷失方向。
春秋時代，人們已經能夠將硬度5度至7度的軟玉和硬玉琢磨成各種形狀的器具，因此也能將硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石制成司南。東漢時的王充在他的著作《論衡》中對司南的形狀和用法做了明確的記錄。司南是用整塊天然磁石經過琢磨制成勺型，勺柄指南極，並使整個勺的重心恰好落到勺底的正中，勺置於光滑的地盤之中，地盤外方內圓，四周刻有幹支四維，合成二十四向。這樣的設計是古人認真觀察了許多自然界有關磁的現象，積累了大量的知識和經驗，經過長期的研究才完成的。司南的出現是人們對磁體指極性認識的實際應用。但司南也有許多缺陷，天然磁體不易找到，在加工時容易因打擊、受熱而失磁。所以司南的磁性比較弱，而且它與地盤接觸處要非常光滑，否則會因轉動摩擦阻力過大，而難於旋轉，無法達到預期的指南效果。而且司南有壹定的體積和重量，攜帶很不方便，這可能是司南長期未得到廣泛應用的主要原因。
司南由青銅盤和天然磁體制成的磁勺組成，青銅盤上刻有二十四向，置磁勺於盤中心圓面上，靜止時，勺尾指向為南。
每塊磁鐵兩頭都有不同的磁極，壹頭叫S極，另壹頭叫N極。我們居住的地球，也是壹塊天然的大磁體，在南北兩頭也有不同的磁極，靠近地球北極的是S極，靠近地球南極的是N極，也正是因為地磁極和地理兩級不完全重合，才出現了地磁偏角現象。我們知道，同性磁極相斥，異性磁極相吸引，所以，不管在地球表面的什麽地方，拿壹根可以自由轉動的磁針，它的N極總是指向北方，S極總是指向南方。
二千多年以前，也就是春秋戰國時候，中國已經用鐵來制造農具了。勞動人民在尋找鐵礦的時候，就發現了磁鐵，並且知道它能夠吸鐵。
《夢溪筆談》是沈括（1031—1095年）所著的有關中國古代科學技術的著作，書中談到磁學和指南針的壹些問題。他在《夢溪筆談》的補筆談中談到了摩擦法磁化時產生的各種現象：“以磁石摩針鋒，則銳處常指南，亦有指北者，恐石性亦不……，南北相反，理應有異，未深考耳。”這是說，用磁石去摩擦縫衣針後，針鋒有時指南，也有時指北。磁石都有N和S兩個極，磁化時縫衣針針鋒的方位不同，則磁化後的指向也就不同。但沈括並不知道這個道理，他真實的記錄了這個現象並坦白承認自己沒有做深入思考。以期望後人能進壹步探討。
造紙術是中國四大發明之壹，人類文明史上的壹項傑出的發
明創造。中國是世界上最早養蠶織絲的國家。中國古代勞動人民以上等蠶繭抽絲織綢，剩下的惡繭、病繭等則用漂絮法制取絲綿。漂絮完畢，篾席上會遺留壹些殘絮。當漂絮的次數多了，篾席上的殘絮便積成壹層纖維薄片，經晾幹之後剝離下來，可用於書寫。這種漂絮的副產物數量不多，在古書上稱它為赫蹏或方絮。這表明了中國造紙術的起源同絲絮有著淵源關系。
造紙術（也稱蔡侯紙）蔡倫改進。東漢和帝元興元年(公元105年)，蔡倫在總結前人制造絲織晶的經驗的基礎上，用樹皮、破漁網、破布、麻頭等作為原料，制造成了適合書寫的植物纖維紙，改進了造紙術，才使紙成為人們普遍使用的書寫材料。被稱為“蔡侯紙”。對紙的概念有個統壹認識。什麽樣的物品叫“紙”。
方法
在古代，埃及有紙草紙，歐洲有羊皮紙，中國歷史上有絲絮紙和作書寫用的縑帛紙和蔡侯紙，其中只有植物纖維制造的蔡侯紙對世界造紙業的發展及人類文化的傳播具有深遠影響，其基本工藝壹直沿用至今。根據史書記載和後人研究，蔡倫造紙術的基本點，歸納起來就是用植物纖維為原料，經過切斷，漚煮、漂洗、舂搗、簾抄、幹燥等步驟制成的纖維薄片。沒有經過造紙基本步驟處理的纖維薄片，不具備紙的基本性能，就不能稱之為中國古代傳統概念上的紙。世界上最早的紙是埃及的紙莎草紙，而歐洲中世紀則普遍使用羊皮紙，這兩種紙因為原料單壹，改進余地有限，被使用復數種類材料的中國紙所取代。如今還有個別的地方還使用造紙術來造紙。
壹種黑色或棕色的炸藥，由硝酸鉀、木炭和硫磺機械混合而成，最初均制成粉末狀，以後壹般制成大小不同的顆粒狀，可供不同用途之需，在采用無煙火藥以前，壹直用作唯壹的軍用發射藥。
歷史沿革
火藥是中國古代煉丹家發明於隋唐時期，距今已有壹千多年了。火藥的研究開始於古代道家煉丹術，古人為求長生不老而煉制丹藥，煉丹術的目的和動機都是超前的，但它的實驗方法還是有可取之處，最後導致了火藥的發明。
煉丹家雖然掌握了壹定的化學方法，但是他們的方向是求長生不老之藥，火藥的發明是副產品。煉丹家對於硫磺、砒霜等具有猛毒的金石藥，在使用之前，常用燒灼的辦法“伏”壹下，“伏”是降伏的意思。使毒性失去或減低，這種手續稱為“伏火”。
唐初的名醫兼道士孫思邈在“丹經內伏硫磺法”中記有：硫磺、硝石各二兩，研成粉末，放在銷銀鍋或砂罐子裏。掘壹地坑，放鍋子在坑裏和地平，四面都用土填實。把沒有被蟲蛀過的三個皂角逐壹點著，然後夾入鍋裏，把硫磺和硝石起燒焰火。等到燒不起焰火了，再拿木炭來炒，炒到木碳消去三分之壹，就退火，趁還沒冷卻，取入混合物，這就伏火了。
唐朝中期著名道士清虛子，在“伏火礬法”中提出了壹個伏火的方子：“硫二兩，硝二兩，馬兜鈴三錢半。右為末，拌勻。掘坑，入藥於罐內與地平。將熟火壹塊，彈子大，下放裏內，煙漸起。”他用馬兜鈴代替了孫思邈方子中的皂角，這兩種物質代替碳起燃燒作用的。伏火的方子都含有碳素，而且伏硫磺要加硝石，伏硝石要加硫磺。這說明煉丹家有意要使藥物引起燃燒，以去掉它們的猛毒。雖然煉丹家知道硫、硝、碳混合點火會發生激烈的反應，並采取措施控制反應速度，但是因藥物伏火而引起丹房失火的事故時有發生。
《太平廣記》中有壹個故事，說的是隋朝初年，有壹個叫杜春子的人去拜訪壹位煉丹老人。當晚住在那裏。半夜杜春子夢中驚醒，看見煉丹爐內有“紫煙穿屋上”，頓時屋子燃燒起來。這可能是煉丹家配置易燃藥物時疏忽而引起火災。
還有壹本名叫《真元妙道要略》的煉丹書也談到用硫磺、硝石、雄黃和蜜壹起煉丹失火的事，火把人的臉和手燒壞了，還直沖屋頂，把房子也燒了。書中告戒煉丹者要防止這類事故發生。這說明唐代的煉丹者已經掌握了壹個很重要的經驗，就是硫、硝、碳三種物質可以構成壹種極易燃燒的藥，這種藥被稱為“著火的藥”，即火藥。由於火藥的發明來自制丹配藥的過程中，在火藥發明之後，曾被當做藥類。
《明熹宗實錄》：“天啟二年十二月二十日辛巳，援遼總兵毛文龍以登撫（袁可立）所遣管運參將黃胤恩、推官孟養誌等發到糧餉並布疋、軍器、火藥等物，復蒙頒給敕印、旗牌，授以援遼總兵便宜行事，具謝恩。”
《本草綱目》中就提到火藥能治瘡癬、殺蟲，辟濕氣、瘟疫。火藥不能解決長生不老的問題，又容易著火，煉丹家對他並不感興趣。火藥的配方由煉丹家轉到軍事家手裏，就成為中國古代四大發明之壹的黑色火藥。
球狀火藥包紮在箭桿頭附近，點著引線以後，用弓箭將火藥射出去燒傷敵人。還有把火藥、毒藥，再加上壹些瀝青、桐油等，做成毒球，點著以後，用弓箭射出，殺傷敵人是後來的“萬人敵”。到了宋朝，人們將火藥裝填在竹筒裏，火藥背後紮有細小的“定向棒”，點燃火管上的火硝，引起筒裏的火藥迅速燃燒，產生向前的推力，使之飛向敵陣爆炸，這是世界上第壹種火藥火箭。以後又發明了火槍和槍，這些都是用竹管制成的原始管形火器，是近代槍炮的老祖宗。