文 | 江晓原，上海交通大学科学史系教授
江晓原
一、四大发明的来历与争议
我们从小受教育，对四大发明都很熟悉，也一直将它们当做中国的荣光。但另一方面，对四大发明的争议和批评也很多。这些批评有的很夸张，情绪比较激烈。所以四大发明值得我们略加讨论。
四大发明最早出现在培根的《新工具》里，只有三大发明：火药、指南针、印刷术，没有造纸。培根说这三项发明改变了世界历史，但他并没说这三项发明是谁做出来的。他认为这些发明的来历是不清楚的。稍后马克思基本上承袭了培根的说法，也是说三大发明，马克思说火药把骑士的城堡炸得粉碎，指南针造成了地理大发现，印刷术变成新教的工具，最后成为改变这个世界的杠杆。但是马克思也没有把这三个发明归于中国。
从三大发明变成四大发明，最初是来华的耶稣会士艾约瑟（Joseph Ed－kins，1823～1905），他把造纸放了进去。最大的功劳要归李约瑟，他大力赞美和强调这四大发明是中国人做出的贡献。李约瑟长期研究中国科学史，不断称颂中国古代的科技成就，他被视为“中国人民的伟大朋友”。四大发明通过李约瑟提倡之后，进入了我们的教科书。
有关四大发明的争议中，听上去最有颠覆性的一条是：今天全世界用的都是黄色炸药，而中国人所发明的火药是黑火药，这是完全不同的两个系列，那些反对四大发明中关于中国发明火药的人就揪住这一点不放。虽然宋朝沈括在《梦溪笔谈》里记载了毕昇的活字印刷术，但是既无实物传世，也未能推广。批评四大发明的人就抓住这一点，说毕昇的活字即使是真的，也是不能商业化的，甚至怀疑它的真实性。20世纪70年代在中国陕西灞桥发现了一些 “纸”有些人坚持认为那是纸，于是所谓“灞桥纸”变成一个争议的问题。
另一个争议的问题是指南针，这又和司南及水、旱罗盘联系在一起。提出争议的人质疑：中国古代到底是真的发明了指南针，还是只不过发现了地磁现象？另外关于水罗盘、旱罗盘的争议也相当多。有些人认为，旱罗盘是西方人发明的，水罗盘可能是中国人发明的，但是也有争议。这一系列争议的源头是司南。而司南有一个致命弱点，即只有古代记载，却至今没有人能用天然磁石将它复制出来。（编者注：中科院自然科学研究所黄兴副研究员已经用天然磁石复制成功）
我们应该承认，这些批评里有一部分是有道理的。但是许多争论都是情绪化的，要挺四大发明，可以挺到极端；要批四大发明，也可以批到极端。这两个极端，是从夜郎自大到虚无愤青。而我们现在要做的，则是心平气和地来考察这些争议。
二、中国人的火药发明权难以动摇
古代中国人发明的火药，是用硫磺、硝石和碳按照一定配比混合成的黑火药。这从唐代一些炼丹文献里就可以看到，最初它很可能是炼丹家无意中发现的。这里最重要的一个年份是公元1044年，这年北宋编纂了《武经总要》——类似当时北宋国家军队武器装备的标准教科书，书中出现了三个黑火药的配方。这表明至少到公元1044年，火药已经成为北宋军队的一项标准装备。
企图动摇中国人在火药上的发明权有两条路径：一条是试图从西方古代文献中找到一些比北宋更早的火药记录，另一条是纠缠黑火药和黄色炸药的区别。
第一条路径上，争夺黑火药发明权的大致有这样四个候选者：希腊火、海之火、印度和培根。这里我们先要区别燃烧剂和火药。燃烧剂在燃烧时需要外界供给氧气，而火药本质上是一种“自供氧燃烧”，即火药本身能够提供氧。在黑火药中，硝石就是用来提供氧的。上面四个候选者中的希腊火、海之火，确实有年代很早的记载，希腊人和拜占庭军队曾用它们焚烧敌舰，但它们都是燃烧剂，所以实际上没有资格与黑火药竞争。
第三个竞争者是印度，但是比较权威的观点认为，印度直到13世纪还没有火药，最早在印度出现的火药实际上是元朝军队遗落在那里的。所以印度作为争夺黑火药发明权的候选者是比较弱的一个。最有趣的是13世纪的著名学者罗杰尔·培根（RogerBacon，1214～1294）。一些西方人认为培根已经发明了黑火药，他们的依据是，据说在培根的著作里有一个用隐语写成的黑火药配方。西方有人把这个隐语通过调整字母顺序，甚至添加字母的方式，“释读”成了一个黑火药配方。但是这种“释读”方法本身就站不住脚，况且即便培根真有这样一个黑火药配方，也在《武经总要》之后两百多年，所以培根仍然不能争夺黑火药的发明权。
既然可以确认黑火药是中国人发明的，那么我们再来解决黑火药和黄色炸药的问题。
今天全世界用的炸药都属于黄色炸药系统。黄色炸药来源于公元1771年发明的苦味酸，最初是作为染料的，后来发现这种黄色染料有很强的爆炸性质，1885年法国第一次将它用于军事用途，装填在炮弹里作为炸药。这样一来，问题就很清楚了：当年马克思说火药把骑士的城堡炸得粉碎，显然不是说1885年之后的事情，起码在17世纪就已经发生了。那是被什么炸碎的呢？当然是被中国人发明的黑火药炸碎的。
至于黑火药向西方的传播，恩格斯的论断比较可信。恩格斯对军事史有兴趣，他总结出火药西传的路径：从中国到印度，再从印度到阿拉伯，然后从阿拉伯到欧洲。在这个过程中，欧洲骑士的城堡被黑火药炸得粉碎。因此中国人发明的黑火药确实改变了世界历史。
三、造纸问题
本来我们都知道东汉的宦官蔡伦发明了一种造纸的方法，其法简单经济，这一直是被作为定论的。许多西方学者也赞成这一定论。在这个定论里，包含了对纸的传统定义。
为何提出“灞桥纸”是自寻烦恼呢？因为将这些近似烂棉絮的、最大只有巴掌大小而且没有书写证据的东西称为纸，实际上就降低了纸的技术标准，放宽了对纸的定义。此举带来的后果，则是中国在造纸上的发明优先权反而有可能丧失！
陕西出土的灞桥纸
为什么呢？如果允许放宽对纸的定义，那如何对待埃及的纸莎草纸？纸莎草纸在公元前3000年就有了。而且今天在世界各大博物馆里藏了很多纸莎草纸的作品，上面有颜色鲜艳的图画和文字。如果执意要把灞桥发现的絮状物说成纸，那古埃及那些有大量图画文字在上面的、用植物纤维做成的纸莎草纸，能说它不是纸吗？而一承认埃及的纸莎草纸也是纸，那中国的造纸发明优先权就丧失了——纸莎草纸比蔡伦造纸早了
3000年。
埃及的莎草纸
四、司南与指南针
中国关于指南针的历史文献记载是相当晚的，但一讲司南，我们就把它的历史提前到先秦。许多人甚至在《韩非子》中找到了证据，认为战国时期就有司南了。司南的标准图案（一个天然磁石做的汤匙）在小学课本里就有。但是迄今并未发现任何古代的司南实物，这个图案实际上是王振铎在20世纪40年代假想出来的。该图案后来上了1953年的纪念邮票，于是成为定论：中国人在战国时代发明了司南。当年王振铎的报告说他已经用天然磁石复制成功司南，但是这具司南从来没人见过，至今下落不明。（编者注：见过的人极少，现在王振铎复原的磁石勺保存于其后人家中）现在博物馆中陈列的司南，通常都是合金制造的，并用电磁线圈对它充过磁，这样才能够指南。这样的陈列品不能称为复制。
涉及司南的最早文献是 《韩非子·有度》，但从上下文来看，其中所说的司南并不是指一个器具，而是类似于我们说的“规矩”、“法度”这样的意思。已经有人写论文详细分析了中国古代大量文献中出现的“司南”字样，其中有很大的比例并不是指能够指南的器具。要证实先秦时代就有司南，只有两条路径：一、发现一个古代司南实物，而且这个实物是天然磁石的，并且能够指南；二、用天然磁石复制出一个真正能够指南的司南。既然目前还没有这样的实物和复制品，那么司南迄今仍然只是一个神话。
常见的司南图
为什么有很多人愿意维持司南这个神话呢？因为司南这个神话和指南针的发明权有很大关系。有人认为中国人只不过发现了地磁现象，这和发明指南针还有距离；而如果我们战国时代就发明了司南，那就能保障我们在指南针上的发明优先权。
五、雕版印刷和活字印刷
培根和马克思说的三大发明里面有印刷术，印刷术包括了雕版印刷和活字印刷。雕版印刷比较简单，就是让刻工在一块木板上，把我们要的文字或图案雕出来。印刷的时候在这个木板上刷油墨，然后把它印到纸上。古代的雕版印刷都是这么印的。通常我们认为现藏大英博物馆的公元868年王玠印造的《金刚经》是雕版印刷最早的实物。当然这并不意味着中国人在公元868年才学会雕版印刷，应该在这之前就会了。
保存完整的古雕版
活字印刷就比较复杂了。宋代沈括《梦溪笔谈》里记载了毕昇用泥烧成活字，能够用来印刷。但这只是一个记载，既没有泥活字的实物传下来，也没有用这个泥活字印刷的东西传下来。这个记载是不是可信？说实话也不是100%可信，但是我个人觉得它有80%可信。不过当时这个泥活字并没有得到推广，也没有关于毕昇用泥活字赚钱致富的记载。从毕昇往后900年，中国的绝大部分书籍仍然都是用雕版印刷的。这说明泥活字没有能够在商业上取代雕版印刷。在泥活字之后又发明了木活字和金属活字，这两种活字也被尝试过。但是这些活字都没有商业价值。
争夺中国人的印刷术发明权最厉害的是韩国。韩国人的做法分两步，第一步是争夺雕版印刷的发明权，如果这个被他们争夺到了，整个印刷术的发明权就是他们的了，他们就可以说“韩国发明了印刷术”，那四大发明中的一个就变成韩国的了。
1966年在韩国一个庙里面发现了一卷《陀罗尼经咒》，这是一份汉字的雕版印刷品。它的年代比刚才我们说的王玠印造《金刚经》的公元868年要早。这个《陀罗尼经咒》印刷的年代，可以肯定是在公元704～751年之间。因为公元704年这个《陀罗尼经咒》才被译成汉文，而公元751年是韩国这个庙落成的年份，这个东西是在庙落成之前埋下的，所以可以确信是公元751年之前。于是韩国人在世界上造舆论，说他们发现的《陀罗尼经咒》比大英博物馆藏《金刚经》要早。
但是韩国人完全回避了一个非常致命的问题——这卷《陀罗尼经咒》是从哪里来的？在当时，日本和朝鲜半岛诸国都非常流行从中国进口佛经、书籍之类的东西，这些东西被当做珍贵的文化礼物。因此很多西方研究雕版印刷的专家都认为，这个《陀罗尼经咒》是在中国印刷了以后，送到
朝鲜去的。因为当时这个庙落成的时候会需要这样的礼物，这个《陀罗尼经咒》就是从大唐搞来的。这个《陀罗尼经咒》上面有几个汉字，是武则天时代所用的特殊汉字。因此现代大部分中国学者和那些研究雕版印刷的西方学者认为，这卷《陀罗尼经咒》是在中国印刷了以后送到
朝鲜去的。所以它的发现仍然不能动摇中国的雕版印刷发明权，相反还提早了中国雕版印刷术的实物年代。
当然这样的解释也不能说有100%的说服力，因为现在既没有这卷《陀罗尼经咒》来自中国的直接证据，也没有它是在朝鲜当地印刷的证据。所以学术界认为，韩国发现的这个《陀罗尼经咒》，并不能颠覆中国人在雕版印刷术上的发明权。但是他们确实也提出了一点点挑战，尽管这没有得到国际学术界的公认。
但是下面一件事情韩国人确实得分了。2001年6月，联合国教科文组织认定，在韩国清州发现的《白云和尚抄录佛祖直指心体要节》（印刷于公元1377年）为“世界最古老的金属活字印刷品”。2005年9月，由韩国政府资助，联合国教科文组织在清州举行了大型纪念活动。联合国教科文组织承认
朝鲜人在金属活字上具有世界第一的发明权。当然这并未动摇中国在印刷术上的发明权，但是韩国得到了金属活字上的优先权。因为
朝鲜人确实非常热衷于铸造金属活字，他们用金属活字印了大量的书，所以在金属活字上可能他们是有优先权的。
《白云和尚抄录佛祖直指心体要节》
现在的情形是，韩国人企图争夺中国的雕版印刷术发明权，不太成功但也有一点小进展。在活字印刷上，他们要超过毕昇做不到。但是在金属活字印刷上，他们占了先，联合国教科文组织确认他们比中国的金属活字印刷要早。
为什么毕昇所发明的泥活字，以及后来的木活字和铜活字都不能推广呢？直到现代西方的印刷术传入之后，中国的雕版印刷才废弃呢？在欧洲，古登堡在15世纪发明金属活字，很快被商业化推广了。而中国的活字印刷为什么这么难推广？这是因为中文和西文之间确实有着一些根本的差别，我这里只说两点：
第一点是前期投入。以英文为例，26个字母，加上数字、标点符号等等，做一套只需要几十个不同字符（当然需要大量复本）。但汉字不是这样，在古代有几万个汉字，就是今天在简体字普及之后，常用汉字也有几千个。也就是说，造一套西文字成本很小，但要造几万个不同汉字（同样需要大量复本），造一套字就非常昂贵。古代的活字都是官方或者是皇家来制造（
朝鲜的金属活字也是如此），就是因为它需要很大的投入。其次是对员工素质的要求。古代中文的活字印刷，排字工人必须是一个认识几万个汉字的人，但是西文的排版工人甚至可以是一个不识字的人，因为它一共只有几十个符号。所以在现代印刷术发明之前，汉字没有优势；现代印刷术发明之后很久，汉字仍然没有优势。只有到了电脑时代，汉字的春天才真正开始了。如今中文和西文相比，在排版、印刷方面的劣势已经完全消失。今天中文打字可以比西文打字更快。
六、重新思考四大发明
中国人四大发明的发明权，虽然遇到一点点挑战，但基本上还是稳固的。对这四个伟大发明，我们仍然可以认为是中国人的骄傲。
但是在北京的中国科技馆新馆，现在陈列的四大发明不再是我们教科书上的那四个了，而是变成了丝绸、青铜、陶瓷、造纸印刷。为什么变成这四个了呢？主要原因可能是：一、要让这些发明的科技含量更高；二、让它的范围变大。这也许主要是着眼于防止别人来争夺我们的发明权。
比如丝绸，就很复杂，涉及到养蚕、种桑、纺织、印染等等，将这一大批工艺技术都归在“丝绸”名下，当然范围就广了，科技含量就高了，不容易被人争夺。青铜也是一样，涉及一系列冶金工艺，非常复杂。陶瓷在烧制的过程中，里面有很多化学和艺术方面的学问，也足够复杂。而将造纸和印刷合并，既把“灞桥纸”这类争议放到了一边，再加上笼统的“印刷”，它既可以是活字印刷，也可以是雕版印刷，这样也能够确保中国的发明优先权。所以这“新四大发明”不太容易被别人争夺。
纺织图
其实我们也可以考虑更多的“新四大发明”。如果我们考虑这样三个原则：一、对中国的文明，或者对中国人的生活，有过广泛影响的；二、尽量保证中国人的发明优先权；三、应该有足够的科学技术含量（伟大的发明要有一定的技术含量，其实司南这样的东西只是天然磁石，科技含量就有点低了）。那么我们就可以有一系列“新四大发明”，以前我曾提出过两组。
先看“新四大发明A组”：丝绸、中医药、雕版印刷、十进制计数。丝绸之所以入选，是因为这是古代中国人非常具有特征性的东西。中医中药现在一直遭到一些人的打压，有的人甚至说中医是伪科学。实际上我们必须看到，几千年来，中华民族的健康就是靠中医中药来呵护的，应该承认中医对中国的贡献是非常大的。况且它直到今天仍然有活力，这比司南之类早已没用的东西强多了。考虑到韩国人在金属活字印刷上已经占先，我们不如只提雕版印刷，这样可以确保中国的发明优先权。十进制计数从数学上说意义是非常重大的，而中国人从一开始就采用这个计数法。
再看“新四大发明B组”：陶瓷、珠算、纸币、阴阳合历。陶瓷入选的理由类似A组中的丝绸。虽然今天有了计算机，珠算基本上没有什么优越性了。但在计算机普及之前，珠算是非常有商业潜力的。中国人在宋代就发明了纸币（交子），这说明中国人很有商业头脑。实际上这是中国人一个非常可以骄傲的发明，但是以前我们一直很少去讲。这可能和我们的某些观念有关，我们老是觉得钱这个东西是不好的，好像中国人发明了世界上最早的纸币并不光彩似的。阴阳合历（农历）一直到今天还在我们的生活中使用。我们中国的农历和西方的历法完全不一样，现在用的公历是一种阳历，完全不考虑月相。中国古代的农历是一种阴阳合历，这在世界上是非常少见的。其他民族的历法，大部分要么用阴历，要么用阳历要么根据月相，不考虑太阳运动；要么只考虑太阳运动，不考虑月相。中国古代的阴阳合历将这两者都兼顾起来，而且又能做到相当高的精度。
当然这“新四大发明”A组B组，我认为既不必写进教科书，也不必要求博物馆如法陈列。这只是一个知识游戏，我们可以通过评选“新四大发明”来加深对中国传统文化和科技成就的认识，在游戏过程中我们也可以进一步讨论当选伟大发明的标准。
制版编辑：下雪
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