四大发明

四大发明是关于中国科学技术史的一种观点，是指古代中国的四种发明，一般是指造纸术、指南针、火药及印刷术。

演变 

“三大发明”最早由英国哲学家弗兰西斯·培根提出，后来被麦都思、马克思等学者认同。
培根在《新工具》里指出：“印刷术、火药、指南针这三种发明已经在世界范围内把事物的全部面貌和情况都改变了：第一种是在学术方面，第二种是在战事方面，第三种是在航行方面；并由此又引起难以数计的变化来：竟至任何教派、任何帝国、任何星辰对人类事务的影响都无过于这些机械性的发现了。”我们现在很清楚地知道发明是来自中国的。后来马克思承袭了培根的说法，提到：“火药、指南针、印刷术——这是预告资产阶级社会到来的三大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成了新教的工具，总的来说变成了科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”但是马克思并没有将这三个发明归于中国。
英国汉学家麦都思也沿袭培根的说法，指出：“中国人的发明天才，很早就表现在多方面。中国人的三大发明（指南针，印刷术，火药），对欧洲文明的发展，提供异乎寻常的推动力。”
来华传教士、汉学家艾约瑟最先在上述三大发明中加入造纸术，他在比较日本和中国时指出“我们必须永远记住，他们 ( 指日本) 没有如同印刷术、造纸术、指南针和火药那种卓越的发明。”
而李约瑟对这四大发明的赞美和强调，使得这一说法获得了中国的很大认同，并被写进了教科书。

造纸术

四大发明中的造纸术相传是由东汉时代的宦官蔡伦所发明，但是也有考古证据证明，造纸术在更早时期就存在，而蔡伦只是一位改进造纸术的重要发展者、并且大规模投入商业使用。造纸术对知识的保存及资讯的流通有巨大影响。
虽然照古书记载，东汉（25年到220年）宦官蔡伦（63年到121年）发明了造纸过程，并建立了造纸新材料的使用，不过在中国发现的古老填充及包装纸制品— 如天水放马滩纸地图 — 可追溯至前2世纪； 时至3世纪，做为书写媒介的纸已广泛为大众所使用，它取代了传统但更昂贵的媒介如竹简、帛书、木板、以及可后来入窑烧硬的湿黏土板等。 目前所知最早、上书文字的纸片是在阿拉善盟查科尔帖的一处烽火台遗迹里发现。当时正值110年，汉朝军旅在一次匈奴南侵后放弃驻防该地。 在105年由蔡伦确立的造纸过程中，将桑树树皮、麻纤维、旧亚麻布、与渔网混合物加水煮烂，均匀搅拌成泥；然后置入带芦苇织成底垫的木制平板木筛以捞起纸浆，这可在稍后抖掉水分并摊在阳光下晒干；P.S.汤姆表示该制程后来以压制过滤、精炼、抛光方式逐渐改进，得以生产出表面光滑、质地强韧的纸张。

指南针

四大发明中的指南针前身为中国古代的司南。是一种用于指示方向的工具，广泛应用于航海、野外探险等领域。早在古代已对贸易、战争和文化交流造成深远影响。
在墨西哥韦拉克鲁斯州圣罗伦索特诺奇提特兰，一件来自奥尔梅克时代的古老赤铁矿手工艺品可追溯到大约前1000年，显示在当时中美洲有可能使用天然磁石的指南针，远较在中国所发明者年代更为久远。然而奥尔梅克文明中并不懂得如何提炼生铁，中国老祖先当时已发现如何提炼生铁，并将之与天然磁石接触以进行磁化。 古文献对天然磁石吸引铁以制备磁铁的描述于《管子》、《吕氏春秋》、 和《淮南子》 中提及。 到了汉朝（前202年-220年）开始使用指南北天然磁石磨制的勺碗状指南针，用来占卜与风水堪舆，尚未用在导航方面。 东汉王充（27年-约97年）在其所著《论衡》卷17是应篇第52说“司南之杓，投之于地，其柢指南”。 虽根据根据李约瑟（1986）的研究，《论衡》卷16乱龙篇第47说提及另外两处相同文字提及磁铁吸力， 但学者李书华（1954）认为那是天然磁石，并指出，《论衡》中并没有明确提及磁铁。
1044年出版的北宋曾公亮《武经总要》前集卷十五描述了用人造磁铁片制作指南鱼：将铁片或者钢片剪裁成鱼状，放入炭火烧红，尾指北方斜放入水，便形成热剩磁的指南针，可放在盛水的碗内，透过剩磁与地磁感应作用指南。《武经总要》记载该装置与纯机械的指南车并用于导航。
宋朝（960年-1279年）的沈括在其1088年著述《梦溪笔谈》中是第一位准确地描述地磁偏角（即磁北与正北间的差异）和利用磁化的绣花针做成的指南针的人， 而朱彧（活跃于12世纪）在其1119年发表的《萍洲可谈》中是第一位具体提到利用指南针在海上航行的人。
1123年宋朝派遣使臣取海路出使朝鲜，《宣和奉使高丽图经》记载用水浮指南针导航：“是夜洋中不可住，维观星斗前迈。 若晦冥，则用指南浮针， 以揆南北”
宋代的航海指南针，除“南北”，还未见有其他方位。四十八方位罗盘用于航海的文献纪录，最早见于元代周达观《真腊风土记》：“自温州开洋，行丁未针。历闽、广海外诸州港口，过七洲洋，经交趾洋到占城。又自占城顺风可半月到真蒲。又自真蒲行坤申针，过昆仑洋入港”。
明朝永乐年间随郑和下西洋的巩珍在《西洋番国志》的《自序》中叙述应用水浮罗盘的情况：“往还三年，经济大海，绵邈弥茫，水天连接，四望迥然，绝无纤翳之隐蔽。惟日月升坠，以辨西东，星头高低，度量远近。斫木为盘，书刻干支之字，浮针于水，指向行舟”。
到了元代，指南针一跃而成海上指航的最重要的仪器了。不论昼夜晴阴都用指南针导航了。而且还编制出使用罗盘导航，在不同航行地点指南针针位的连线图，叫做“针路”。船行到某处，采用何针位方向，一路航线都一一标识明白，作为航行的依据。

火药

四大发明中的火药除了可制作烟花和炮仗等，亦是一种炸药，被运用到战争上成为军事用途。据载起源于唐朝甚至秦朝。宋朝时期，约12世纪中期已经发展出具有一定杀伤力的单兵火器（火铳）以及连发式火器（连铳）用于弥补当时宋人战斗力不及金人的劣势。中国在实用性火器的使用上早于欧洲五个世纪左右。
而欧洲人约在13世纪时才懂得黑火药的作用，而经过数个世纪的发展与改良，主要是粒状火药和火帽等发明，黑火药兵器乃逐步取代冷兵器，在陆地战争战术、攻城筑城技术以及海军战列舰的发展和战术等各方面，造成革命性的影响，而黑火药作为爆炸药和推进剂，一直到十九世纪中后期才逐渐被无烟火药、三硝基甲苯、苦味酸、季戊炸药、旋风炸药等新发明的炸药所取代，这些新炸药则不是中国人的发明。
虽然有证可查的首次火药使用是在五代十国（907年-960年），不过已知最早火药配方的书面记录是在宋朝年间（960年-1279年），由曾公亮、丁度、和杨惟德在1044年《武经总要》里的记述。《武经总要》描述火药用于旋风车炮抛射引火球抛过城墙，或者用铁炼操作降低甩摆高度以击碎城墙。由水军船只搭载的霹雳炮（一种用火药弹丸的投石机）使得宋军在1161年采石之战大败金军，而元朝（1271年-1368年）在1274年和1281年两次入侵日本时使用过铁火炮。在13和14世纪期间，火药配方杀伤力变得更加强大（硝酸盐含量高达91%），且火药武器更为先进更为致命，这在明朝（1368年－1644年）由焦玉（活跃于14世纪至15世纪初）与刘基（1311年－1375年）军事著作《火龙经》中充分体现，书中记述铁铸轰天猛火火炮、攻城喷火器、地煞神机炮〔地雷〕、毒火药配方等军火。该书于刘基死后不久完成并由焦玉作序于1412年在南阳出版。

印刷术

据载是北宋时期毕昇发明了胶泥活字印刷术，被认为是世界上最早的活字印刷技术。但四大发明中的活字印刷术并非现代印刷术的前身，而据李约瑟所论北宋制的胶泥活字印刷术有许多劣势的地方。它与造纸术一样对知识的保存和流通造成影响。另外，印刷术的发展与早期的印章无直接关系，古代印章在古埃及、古希腊、两河流域都有使用。美国考古学家在中亚土库曼斯坦安纳乌曾于2000年10月发掘出距今4300年的中亚印章，其文字仍有待考证。
雕版印刷：目前发现最早的雕版印刷成品是一单页版梵文撰写的《陀罗尼经》，该经是印在亚麻纸上，于650年至670年间出版，且在1974年于西安附近的唐代陵墓出土。 1966年，考古学家在韩国发现了一本微型《陀罗尼佛经》，该经内含唐朝女皇武则天（约690年-705年）颁行的则天文字。学者断定该经不早于704年，后来被珍藏在一座建于751年统一新罗时代的舍利塔里。 不过，已知最早一般大小的印刷出版书籍，是唐代（618年-907年）间刊行的《金刚经》。该经长5.18米（17英尺），卷轴格式，可追溯到唐懿宗咸通9年农历4月15日（即868年）。 学者李约瑟和钱存训（Tsien Tsuen-hsuin）的记述表示金刚经的书法雕刻远较较早印行的单页版陀罗尼经更为先进，更为精巧。 另外，两个最古老的印刷农历日期为877年和882年，它们是在当时佛教圣地敦煌被发现；学者伊沛霞（Patricia Ebrey）写道，某些最早期印刷品为历书的发现并不出人意料，因为中国老祖先认为计算并标下哪天是否为黄道吉日有其必要。
活字印刷：宋朝（960年-1279年）沈括是第一位描述活字印刷过程的学者，在他写于1088年的著作《梦溪笔谈》中，将此发明归于不知名的工匠毕升（990年-1051年）。 随著烧结陶土字符的使用，沈括描述毕升制作字形、捡字排列、印刷、并在印刷后拆解留待后来使用。 毕升曾尝试木制活字，但木制活字一直要到元朝（1271年–1368年）王祯（活跃于1290年至1333年）的木模才趋完善。王祯亦将文字按照音韵组合置于有小隔间的转轮排字盘以方便捡字。 至于铜版活字要等到明朝（1368年-1644年）华燧（1439年至1513年）于1490年的印刷作品才趋完美。清朝（1644-1912年）山东泰安的学者徐志定于1718年发展出瓷版印刷。

西方独立发明说

现代有西方学者认为：除造纸有明确的证据是由中国传到西方的外（更准确来说，是间接促成非直接传承，类似文官制度），其他三项发明并无直接证据表明是由中国传入西方的。在这方面，有西方学者认为，火药、指南针和活字印刷为中西方各自独立发明。中国方面在时间上早于西方，但传播不广、亦缺乏改进。西方虽时间上晚于中国，但传播广泛（亦重新传入中国，现代造纸术亦然）、精于改进，后世使用的火药、指南针和活字印刷直接是从西方发展而来的。
沈括早在宋朝就记载中国的磁针既有指南的也有指北的，但有人却认为中国的指南针一直是指南的，所以叫指南针。而西方的compass从一开始就是指向北方，因此叫指北针。另外，欧洲最初期的罗盘，只有十六个方位标示，少于同时期中国的二十四个。这表明中西方应当是独立发明指南针的。而现在使用的指南针都指向北方，明显是由西方发展而来的。
虽然中国在活字印刷的时间上可能稍早于西方，但没有证据表明活字印刷从中国传入西方，中西方交通的必经之地——沿途的阿拉伯国家并未发现活字印刷的相关文物，甚至还一度阻碍了中西交往。
毕升的活字印刷术在中国本土因单个汉字数目庞大必须制造大量活字，不如拼音字母活字简单，应用不太广泛，出土活字文物不多。1965年在浙江温州发现的《佛说观无量寿佛经》，是活字残本。十三世纪末出现木刻活字和陶瓷活字。1490年有华隧的铜活字本。1733年清世宗雍正，诏令制木刻活字，二十五万余梅木刻活字，在一年内全部完成。 一直到19世纪的晚清之前，中国的印刷多用雕版印刷；实用的汉字活字印刷术，其实是在十九世纪才由借由西方活字印刷术及近代科学的基础上所发明，而且是由西方人与华人合作发明的。
火药方面，一般公认中国发明了黑色火药，较有力的证据为11世纪开始的宋代的各种火药武器。至于阿拉伯人及欧洲人后来使用的的火器，则有可能直接或间接受到蒙古人的影响而改造，但是因为没有实质证据而成为争论点。

中国的其他发明

有声音认为中国有不少发明创造，根本不止四大发明，亦有中国学者认为李约瑟对中国的发明过分拔高。
在《全球通史》 一书中曾列出古代中国传播给西方并对其造成影响的诸多发明，当中包括：
方板链泵、轮式碾磨机、水力轮式碾磨机、水力冶金鼓风机械、叶片式旋转风选机、活塞风箱、拉式纺机、手摇纺丝机械、独轮小车、火车挂钩、航海运输、车式碾磨机、耕畜挽具、马蹬、胸带挽具、轭、石弓、风筝、直升飞机螺旋浆、活动连环画转筒、深钻孔法、铸铁、卡丹式悬架、平圆拱桥、铁索桥、运河船闸闸门、航海制图法、船尾舵、火药、火药用于战争技术、磁罗盘（磁石匙）、磁针罗盘、磁罗盘用于航海、纸、雕版印刷、活字印刷、金属活字印刷、瓷器
由于四大发明的说法来自于西方，因此近来有不少中国学者如余秋雨、王渝生等认为四大发明并不能代表古代中国的最高科技成就，并提出了新四大发明的说法。
此外，罗伯特·坦普尔基于李约瑟而提出中国一百发明之说，著 The Genius of China 一书，获得李约瑟肯定，作长达三页的序言，称之为自己《中国科学技术史》丛书的光辉缩写。