【導讀】近日與四大發明及相關事件的討論，引起社會廣泛關注。我們在討論四大發明的時候，應當秉持什麼態度，真的容不得質疑嗎？作為科學史專家，江曉原早於2011年就在媒體刊發署名文章《關於四大發明的爭議和思考》，文章指出，「四大發明」一直就有爭議，「爭第一」可以說是產生爭議的一個癥結點。中國人四大發明的發明權，雖然遇到一點點挑戰，但基本上還是穩固的。對這四個偉大發明，我們仍然可以認為是中國人的驕傲。今日舊文新發，以培養科學素養。
培根、馬克思提出三大發明，李約瑟提倡為四大發明
我們從小受教育，對四大發明都很熟悉，也一直將它們當做中國的榮光。但另一方面，對四大發明的爭議和批評也很多。這些批評有的很誇張，情緒比較激烈。所以四大發明值得我們略加討論。
四大發明最早出現在培根的《新工具》裡，只有三大發明：火藥、指南針、印刷術，沒有造紙。培根說這三項發明改變了世界歷史，但他並沒說這三項發明是誰做出來的。他認為這些發明的來歷是不清楚的。稍後馬克思基本上承襲了培根的說法，也是說三大發明，馬克思說火藥把騎士的城堡炸得粉碎，指南針造成了地理大發現，印刷術變成新教的工具，最後成為改變這個世界的槓桿。但是馬克思也沒有把這三個發明歸於中國。
從三大發明變成四大發明，最初是來華的耶穌會士艾約瑟（Joseph Ed－kins，1823～1905），他把造紙放了進去。最大的功勞要歸李約瑟，他大力讚美和強調這四大發明是中國人做出的貢獻。李約瑟長期研究中國科學史，不斷稱頌中國古代的科技成就，他被視為「中國人民的偉大朋友」。四大發明通過李約瑟提倡之後，進入了我們的教科書。
對四大發明的質疑中，部分有道理，部分屬於情緒化
有關四大發明的爭議中，聽上去最有顛覆性的一條是：今天全世界用的都是黃色炸藥，而中國人所發明的火藥是黑火藥，這是完全不同的兩個系列，那些反對四大發明中關於中國發明火藥的人就揪住這一點不放。雖然宋朝沈括在《夢溪筆談》裡記載了畢昇的活字印刷術，但是既無實物傳世，也未能推廣。批評四大發明的人就抓住這一點，說畢昇的活字即使是真的，也是不能商業化的，甚至懷疑它的真實性。20世紀70年代在中國陝西灞橋發現了一些 「紙」有些人堅持認為那是紙，於是所謂「灞橋紙」變成一個爭議的問題。
另一個爭議的問題是指南針，這又和司南及水、旱羅盤聯繫在一起。提出爭議的人質疑：中國古代到底是真的發明了指南針，還是只不過發現了地磁現象？另外關於水羅盤、旱羅盤的爭議也相當多。有些人認為，旱羅盤是西方人發明的，水羅盤可能是中國人發明的，但是也有爭議。這一系列爭議的源頭是司南。而司南有一個致命弱點，即只有古代記載，卻至今沒有人能用天然磁石將它複製出來。
我們應該承認，這些批評裡有一部分是有道理的。但是許多爭論都是情緒化的，要挺四大發明，可以挺到極端；要批四大發明，也可以批到極端。這兩個極端，是從夜郎自大到虛無憤青。而我們現在要做的，則是心平氣和地來考察這些爭議。
黑火藥是北宋軍隊標準裝備，傳到歐洲將城堡炸得粉碎
古代中國人發明的火藥，是用硫磺、硝石和碳按照一定配比混合成的黑火藥。這從唐代一些煉丹文獻裡就可以看到，最初它很可能是煉丹家無意中發現的。這裡最重要的一個年份是公元1044年，這年北宋編纂了《武經總要》——類似當時北宋國家軍隊武器裝備的標準教科書，書中出現了三個黑火藥的配方。這表明至少到公元1044年，火藥已經成為北宋軍隊的一項標準裝備。
企圖動搖中國人在火藥上的發明權有兩條路徑：一條是試圖從西方古代文獻中找到一些比北宋更早的火藥記錄，另一條是糾纏黑火藥和黃色炸藥的區別。
第一條路徑上，爭奪黑火藥發明權的大致有這樣四個候選者：希臘火、海之火、印度和培根。這裡我們先要區別燃燒劑和火藥。燃燒劑在燃燒時需要外界供給氧氣，而火藥本質上是一種「自供氧燃燒」，即火藥本身能夠提供氧。在黑火藥中，硝石就是用來提供氧的。上面四個候選者中的希臘火、海之火，確實有年代很早的記載，希臘人和拜佔庭軍隊曾用它們焚燒敵艦，但它們都是燃燒劑，所以實際上沒有資格與黑火藥競爭。第三個競爭者是印度，但是比較權威的觀點認為，印度直到13世紀還沒有火藥，最早在印度出現的火藥實際上是元朝軍隊遺落在那裡的。所以印度作為爭奪黑火藥發明權的候選者是比較弱的一個。最有趣的是13世紀的著名學者羅傑爾培根（RogerBacon，1214～1294）。一些西方人認為培根已經發明了黑火藥，他們的依據是，據說在培根的著作裡有一個用隱語寫成的黑火藥配方。西方有人把這個隱語通過調整字母順序，甚至添加字母的方式，「釋讀」成了一個黑火藥配方。但是這種「釋讀」方法本身就站不住腳，況且即便培根真有這樣一個黑火藥配方，也在《武經總要》之後兩百多年，所以培根仍然不能爭奪黑火藥的發明權。
既然可以確認黑火藥是中國人發明的，那麼我們再來解決黑火藥和黃色炸藥的問題。
今天全世界用的炸藥都屬於黃色炸藥系統。黃色炸藥來源於公元1771年發明的苦味酸，最初是作為染料的，後來發現這種黃色染料有很強的爆炸性質，1885年法國第一次將它用於軍事用途，裝填在炮彈裡作為炸藥。這樣一來，問題就很清楚了：當年馬克思說火藥把騎士的城堡炸得粉碎，顯然不是說1885年之後的事情，起碼在17世紀就已經發生了。那是被什麼炸碎的呢？當然是被中國人發明的黑火藥炸碎的。
至於黑火藥向西方的傳播，恩格斯的論斷比較可信。恩格斯對軍事史有興趣，他總結出火藥西傳的路徑：從中國到印度，再從印度到阿拉伯，然後從阿拉伯到歐洲。在這個過程中，歐洲騎士的城堡被黑火藥炸得粉碎。因此中國人發明的黑火藥確實改變了世界歷史。
東漢蔡倫發明造紙已是定論，包含了對紙的傳統定義
本來我們都知道東漢的宦官蔡倫發明了一種造紙的方法，其法簡單經濟，這一直是被作為定論的。許多西方學者也贊成這一定論。在這個定論裡，包含了對紙的傳統定義。
為何提出「灞橋紙」是自尋煩惱呢？因為將這些近似爛棉絮的、最大只有巴掌大小而且沒有書寫證據的東西稱為紙，實際上就降低了紙的技術標準，放寬了對紙的定義。此舉帶來的後果，則是中國在造紙上的發明優先權反而有可能喪失！
為什麼呢？如果允許放寬對紙的定義，那如何對待埃及的紙莎草紙？紙莎草紙在公元前3000年就有了。而且今天在世界各大博物館裡藏了很多紙莎草紙的作品，上面有顏色鮮豔的圖畫和文字。如果執意要把灞橋發現的絮狀物說成紙，那古埃及那些有大量圖畫文字在上面的、用植物纖維做成的紙莎草紙，能說它不是紙嗎？而一承認埃及的紙莎草紙也是紙，那中國的造紙發明優先權就喪失了——紙莎草紙比蔡倫造紙早了3000年。
中國人發明了指南針還是地磁現象，與司南能否復原有關
中國關於指南針的歷史文獻記載是相當晚的，但一講司南，我們就把它的歷史提前到先秦。許多人甚至在《韓非子》中找到了證據，認為戰國時期就有司南了。司南的標準圖案（一個天然磁石做的湯匙）在小學課本裡就有。但是迄今並未發現任何古代的司南實物，這個圖案實際上是王振鐸在20世紀40年代假想出來的。該圖案後來上了1953年的紀念郵票，於是成為定論：中國人在戰國時代發明了司南。當年王振鐸的報告說他已經用天然磁石複製成功司南，但是這具司南從來沒人見過，至今下落不明。現在博物館中陳列的司南，通常都是合金製造的，並用電磁線圈對它充過磁，這樣才能夠指南。這樣的陳列品不能稱為複製。
涉及司南的最早文獻是 《韓非子有度》，但從上下文來看，其中所說的司南並不是指一個器具，而是類似於我們說的「規矩」、「法度」這樣的意思。已經有人寫論文詳細分析了中國古代大量文獻中出現的「司南」字樣，其中有很大的比例並不是指能夠指南的器具。要證實先秦時代就有司南，只有兩條路徑：一、發現一個古代司南實物，而且這個實物是天然磁石的，並且能夠指南；二、用天然磁石複製出一個真正能夠指南的司南。既然目前還沒有這樣的實物和複製品，那麼司南迄今仍然只是一個神話。
為什麼有很多人願意維持司南這個神話呢？因為司南這個神話和指南針的發明權有很大關係。有人認為中國人只不過發現了地磁現象，這和發明指南針還有距離；而如果我們戰國時代就發明了司南，那就能保障我們在指南針上的發明優先權。
韓《陀羅尼經咒》或大唐送去，中國雕版印刷優先權不動搖
培根和馬克思說的三大發明裡面有印刷術，印刷術包括了雕版印刷和活字印刷。雕版印刷比較簡單，就是讓刻工在一塊木板上，把我們要的文字或圖案雕出來。印刷的時候在這個木板上刷油墨，然後把它印到紙上。古代的雕版印刷都是這麼印的。通常我們認為現藏大英博物館的公元868年王玠印造的《金剛經》是雕版印刷最早的實物。當然這並不意味著中國人在公元868年才學會雕版印刷，應該在這之前就會了。
活字印刷就比較複雜了。宋代沈括《夢溪筆談》裡記載了畢昇用泥燒成活字，能夠用來印刷。但這只是一個記載，既沒有泥活字的實物傳下來，也沒有用這個泥活字印刷的東西傳下來。這個記載是不是可信？說實話也不是100%可信，但是我個人覺得它有80%可信。不過當時這個泥活字並沒有得到推廣，也沒有關於畢昇用泥活字賺錢致富的記載。從畢昇往後900年，中國的絕大部分書籍仍然都是用雕版印刷的。這說明泥活字沒有能夠在商業上取代雕版印刷。在泥活字之後又發明了木活字和金屬活字，這兩種活字也被嘗試過。但是這些活字都沒有商業價值。
爭奪中國人的印刷術發明權最厲害的是韓國。韓國人的做法分兩步，第一步是爭奪雕版印刷的發明權，如果這個被他們爭奪到了，整個印刷術的發明權就是他們的了，他們就可以說「韓國發明了印刷術」，那四大發明中的一個就變成韓國的了。
1966年在韓國一個廟裡面發現了一卷《陀羅尼經咒》，這是一份漢字的雕版印刷品。它的年代比剛才我們說的王玠印造《金剛經》的公元868年要早。這個《陀羅尼經咒》印刷的年代，可以肯定是在公元704～751年之間。因為公元704年這個《陀羅尼經咒》才被譯成漢文，而公元751年是韓國這個廟落成的年份，這個東西是在廟落成之前埋下的，所以可以確信是公元751年之前。於是韓國人在世界上造輿論，說他們發現的《陀羅尼經咒》比大英博物館藏《金剛經》要早。
但是韓國人完全迴避了一個非常致命的問題——這卷《陀羅尼經咒》是從哪裡來的？在當時，日本和朝鮮半島諸國都非常流行從中國進口佛經、書籍之類的東西，這些東西被當做珍貴的文化禮物。因此很多西方研究雕版印刷的專家都認為，這個《陀羅尼經咒》是在中國印刷了以後，送到朝鮮去的。因為當時這個廟落成的時候會需要這樣的禮物，這個《陀羅尼經咒》就是從大唐搞來的。這個《陀羅尼經咒》上面有幾個漢字，是武則天時代所用的特殊漢字。因此現代大部分中國學者和那些研究雕版印刷的西方學者認為，這卷《陀羅尼經咒》是在中國印刷了以後送到朝鮮去的。所以它的發現仍然不能動搖中國的雕版印刷發明權，相反還提早了中國雕版印刷術的實物年代。
當然這樣的解釋也不能說有100%的說服力，因為現在既沒有這卷《陀羅尼經咒》來自中國的直接證據，也沒有它是在朝鮮當地印刷的證據。所以學術界認為，韓國發現的這個《陀羅尼經咒》，並不能顛覆中國人在雕版印刷術上的發明權。但是他們確實也提出了一點點挑戰，儘管這沒有得到國際學術界的公認。
韓國有「世界最古老的金屬活字印刷品」，金屬活字上或有優先權
但是下面一件事情韓國人確實得分了。2001年6月，聯合國教科文組織認定，在韓國清州發現的《白雲和尚抄錄佛祖直指心體要節》（印刷於公元1377年）為「世界最古老的金屬活字印刷品」。2005年9月，由韓國政府資助，聯合國教科文組織在清州舉行了大型紀念活動。聯合國教科文組織承認朝鮮人在金屬活字上具有世界第一的發明權。當然這並未動搖中國在印刷術上的發明權，但是韓國得到了金屬活字上的優先權。因為朝鮮人確實非常熱衷於鑄造金屬活字，他們用金屬活字印了大量的書，所以在金屬活字上可能他們是有優先權的。
現在的情形是，韓國人企圖爭奪中國的雕版印刷術發明權，不太成功但也有一點小進展。在活字印刷上，他們要超過畢昇做不到。但是在金屬活字印刷上，他們佔了先，聯合國教科文組織確認他們比中國的金屬活字印刷要早。
為什麼畢昇所發明的泥活字，以及後來的木活字和銅活字都不能推廣呢？直到現代西方的印刷術傳入之後，中國的雕版印刷才廢棄呢？在歐洲，古登堡在15世紀發明金屬活字，很快被商業化推廣了。而中國的活字印刷為什麼這麼難推廣？這是因為中文和西文之間確實有著一些根本的差別，我這裡只說兩點：
第一點是前期投入。以英文為例，26個字母，加上數字、標點符號等等，做一套只需要幾十個不同字符（當然需要大量複本）。但漢字不是這樣，在古代有幾萬個漢字，就是今天在簡體字普及之後，常用漢字也有幾千個。也就是說，造一套西文字成本很小，但要造幾萬個不同漢字（同樣需要大量複本），造一套字就非常昂貴。古代的活字都是官方或者是皇家來製造（朝鮮的金屬活字也是如此），就是因為它需要很大的投入。其次是對員工素質的要求。古代中文的活字印刷，排字工人必須是一個認識幾萬個漢字的人，但是西文的排版工人甚至可以是一個不識字的人，因為它一共只有幾十個符號。所以在現代印刷術發明之前，漢字沒有優勢；現代印刷術發明之後很久，漢字仍然沒有優勢。只有到了電腦時代，漢字的春天才真正開始了。如今中文和西文相比，在排版、印刷方面的劣勢已經完全消失。今天中文打字可以比西文打字更快。
為何中國科技新館陳列絲綢、青銅、陶瓷、造紙印刷？
中國人四大發明的發明權，雖然遇到一點點挑戰，但基本上還是穩固的。對這四個偉大發明，我們仍然可以認為是中國人的驕傲。
但是在北京的中國科技館新館，現在陳列的四大發明不再是我們教科書上的那四個了，而是變成了絲綢、青銅、陶瓷、造紙印刷。為什麼變成這四個了呢？主要原因可能是：一、要讓這些發明的科技含量更高；二、讓它的範圍變大。這也許主要是著眼於防止別人來爭奪我們的發明權。比如絲綢，就很複雜，涉及到養蠶、種桑、紡織、印染等等，將這一大批工藝技術都歸在「絲綢」名下，當然範圍就廣了，科技含量就高了，不容易被人爭奪。青銅也是一樣，涉及一系列冶金工藝，非常複雜。陶瓷在燒制的過程中，裡面有很多化學和藝術方面的學問，也足夠複雜。而將造紙和印刷合併，既把「灞橋紙」這類爭議放到了一邊，再加上籠統的「印刷」，它既可以是活字印刷，也可以是雕版印刷，這樣也能夠確保中國的發明優先權。所以這「新四大發明」不太容易被別人爭奪。
排列更多「新四大發明」，加深對中國科技成就和傳統文化認識
其實我們也可以考慮更多的「新四大發明」。如果我們考慮這樣三個原則：一、對中國的文明，或者對中國人的生活，有過廣泛影響的；二、儘量保證中國人的發明優先權；三、應該有足夠的科學技術含量（偉大的發明要有一定的技術含量，其實司南這樣的東西只是天然磁石，科技含量就有點低了）。那麼我們就可以有一系列「新四大發明」，以前我曾提出過兩組。
先看「新四大發明A組」：絲綢、中醫藥、雕版印刷、十進位計數。絲綢之所以入選，是因為這是古代中國人非常具有特徵性的東西。中醫中藥現在一直遭到一些人的打壓，有的人甚至說中醫是偽科學。實際上我們必須看到，幾千年來，中華民族的健康就是靠中醫中藥來呵護的，應該承認中醫對中國的貢獻是非常大的。況且它直到今天仍然有活力，這比司南之類早已沒用的東西強多了。考慮到韓國人在金屬活字印刷上已經佔先，我們不如只提雕版印刷，這樣可以確保中國的發明優先權。十進位計數從數學上說意義是非常重大的，而中國人從一開始就採用這個計數法。
再看「新四大發明B組」：陶瓷、珠算、紙幣、陰陽合曆。陶瓷入選的理由類似A組中的絲綢。雖然今天有了計算機，珠算基本上沒有什麼優越性了。但在計算機普及之前，珠算是非常有商業潛力的。中國人在宋代就發明了紙幣（交子），這說明中國人很有商業頭腦。實際上這是中國人一個非常可以驕傲的發明，但是以前我們一直很少去講。這可能和我們的某些觀念有關，我們老是覺得錢這個東西是不好的，好像中國人發明了世界上最早的紙幣並不光彩似的。陰陽合曆（農曆）一直到今天還在我們的生活中使用。我們中國的農曆和西方的曆法完全不一樣，現在用的公曆是一種陽曆，完全不考慮月相。中國古代的農曆是一種陰陽合曆，這在世界上是非常少見的。其他民族的曆法，大部分要麼用陰曆，要麼用陽曆要麼根據月相，不考慮太陽運動；要麼只考慮太陽運動，不考慮月相。中國古代的陰陽合曆將這兩者都兼顧起來，而且又能做到相當高的精度。
當然這「新四大發明」A組B組，我認為既不必寫進教科書，也不必要求博物館如法陳列。這只是一個知識遊戲，我們可以通過評選「新四大發明」來加深對中國傳統文化和科技成就的認識，在遊戲過程中我們也可以進一步討論當選偉大發明的標準。