火藥的起源和他中文名字裡的「藥」這個字有關，據說火藥是中國古代煉丹術士在煉丹的過程，發現幾種物質混在一起會發生劇烈的燃燒，於是稱為火藥。

中國的煉丹術最早大約可以回推到先秦時期，當時的煉丹主要包括兩個目的，一個是煉製丹藥，另一個則是煉金。在這樣的「機緣」之下，各種物質互相混合的嘗試過程中，發現硫磺、硝石和木炭的組合會引發劇烈的燃燒，於是「火藥」這個稱呼也開始出現。

最早關於火藥的記錄出現在晉代葛洪所著《抱樸子•仙藥篇》之中，但由於火藥容易引發劇烈燃燒而造成意外，因此在唐代孫思邈所著的《丹經內伏硫黃法》中記載了「伏火法」、唐代清虛子在《太上聖祖金丹祕訣》所記載的伏火礬法，改進火藥的製作與保存方法，也開啟後世將火藥應用在軍事用途之路。

世界各國不論煉丹或煉金，都是早期研究化學反應的重要過程。以火藥的化學反應原理來說，硫磺、硝石和木炭的組合裡，木炭負責提供燃燒，燃燒後溫度提升，使得硝石（KNO3）釋放大量氧氣，讓易燃的硫磺（S）迅速且劇烈地燃燒，產生大量氣體與高溫，形成爆炸。

雖然中國從發明火藥到傳入歐洲，這之間相隔將近一千年（大約十四世紀）。但中國自清朝開始數百年的和平，相較於歐洲大陸的戰爭頻仍，加上歐洲兩次工業革命的推進，火藥運用在軍事上的程度，中國是遠遠跟不上腳步了。

歐陽泰，2017，火藥時代: 為何中國衰弱而西方崛起？決定中西歷史的一千年，時報出版。

維基百科：火藥
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%81%AB%E8%8D%AF

維基百科：煉金術
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%82%BC%E9%87%91%E6%9C%AF

火藥，化學研究發展的基石
https://scitechvista.nat.gov.tw/c/sWbF.htm

火藥
https://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=46534

燃燒化學
http://140.122.142.231/~chem/oldWWW/antiFire/02.htm

煙火的化學
http://resource.blsh.tp.edu.tw/science-i/content/1978/00110107/0007.htm

中國古代印刷術的繁盛，大概是從唐代開始的。根據歷史記載，唐代初期的皇帝開始大量蒐藏各式圖書，許多圖書因為保存狀況不好，都必須重新抄寫，加上當時佛教的盛行，抄寫經書的風氣盛行。當抄寫的速度趕不上大家對書籍的需求時，印刷術就開始蓬勃發展起來。唐代的印刷方式是利用木板雕刻出所需要的文字和圖案，上墨之後以紙壓印，稱為雕版印刷。目前被保存最古老的印刷品，是在唐代出版的妙法蓮華經。

宋代（11世紀）時畢昇發明了所謂的活字版印刷術。他用膠泥（陶土）刻字，再把膠泥燒過變硬成為活字。排版時把活字排列在鐵板上，鐵板和活字之間鋪松脂和蠟。等到整版的活字都排好時，就把鐵板加熱，同時把所有活字壓平。冷卻後的松脂和蠟就會把活字固定，此時就可以開始上墨印刷。

理論上應該因為活字版的發明而開始突飛猛進的印刷術，卻很意外地沒有太大改變。中國從宋代一直到清代，大部分的書籍都是以雕版印刷製作，活字版印刷的書反而比較少，而且大多還是以木材雕刻的木活字。究竟是什麼原因阻擋了活字版印刷術的飛黃騰達呢？答案是製作活字實在太費事。

要利用活字版印刷術，製作大量的活字就是必備的功夫。但是不論用膠泥或木刻，刻一個字就要好久，更何況常用的中文字有數千個，每一個字又要製作好幾個的狀況下，準備活字實在是很辛苦的事。很多人也嘗試用金屬來刻字或鑄字，但是因為墨水不容易附著在金屬上，所以金屬活字印刷的效果很差。

活字版印刷術的轉機發生在十五世紀，中國的印刷術傳入歐洲之後，德國人古騰堡以鋅、鉛和銻的合金製作活字，搭配使用含油的墨水，讓油墨可以均勻地附著在活字上，同時將農用的螺旋壓機改造成印刷機，大幅增加印刷的品質和效率，讓印刷術的進展往前跨了好大一步。

他所出版的古騰堡聖經，成為西方世界第一本活字印刷的書籍。在這之後，鉛活字和油墨成為印刷術的主流，持續數百年之久。

對活字版印刷術感興趣的觀眾，除了參觀科博館之外，還有一家日星鑄字行持續在傳遞活字印刷的歷史與文化，大家可以在日星鑄字行聽到老師傅鑄字和排版印刷的故事。此外，臺中大里有一間財政部印刷廠臺灣印刷探索館，則是提供許多臺灣早期活字排版印刷的歷史解說和體驗活動，適合大人小孩一起「玩」古董的轉動式活字印刷。

維基百科：活字印刷術
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B4%BB%E5%AD%97%E5%8D%B0%E5%88%B7%E6%9C%AF

維基百科：約翰尼斯·谷騰堡
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BA%A6%E7%BF%B0%E5%86%85%E6%96%AF%C2%B7%E8%B0%B7%E7%99%BB%E5%A0%A1

維基百科：古騰堡聖經
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%A4%E8%85%BE%E5%A0%A1%E5%9C%A3%E7%BB%8F

維基百科－印刷
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%B0%E5%88%B7

中研院史語所數位典藏（這裡收藏很多中國古代的書）
https://ihparchive.ihp.sinica.edu.tw/ihpkmc/ihpkm_op

書的大歷史（裡面有關於東、西方活字印刷技術發展的歷程）
https://www.books.com.tw/products/0010811804
print

中國印刷通史
https://www2.pccu.edu.tw/chineseprint/

維基百科－日星鑄字行
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%97%A5%E6%98%9F%E9%91%84%E5%AD%97%E8%A1%8C

財政部印刷廠臺灣印刷探索館
https://twin.ppmof.gov.tw/index.aspx

過去歷史課本所說的「蔡倫造紙」，是出自後漢書的記載。但其實從漢代古墓中所發現的「紙」，很多都早於蔡倫的年代。像是在1986年時，中國甘肅省天水市放馬灘發現秦漢時代的古墓中，找到一張畫有古代地圖的「紙」（放馬灘紙），推估年代大約是西元前二世紀，比蔡倫的年代還早了大約三百多年。

雖然現在大家已經都同意蔡倫並不是第一位發明紙的人，但蔡倫改進造紙技術仍是不爭的事實。

在造紙術發展的初期，有以蠶絲所製作的縑帛，可以用來書寫，重量很輕但是價格昂貴；還有一種絲紙，是以抽取蠶絲過程中，散落在水裡的剩餘蠶絲製作而成，價格便宜，但是數量較少；以及樹皮布紙，是以敲打構木的表皮製作而成，據說技術是傳自南洋的島嶼。

蔡倫當時仿照絲紙的製作方式，採用樹皮和苧麻（斷掉的麻繩、壞掉的漁網、破布）當材料，切碎之後放在鍋爐中浸泡、蒸煮，讓樹皮和苧麻的植物纖維形成半固體的紙漿，再以平板式的竹簾從紙漿中撈出薄薄的一層纖維，剝下之後曬乾，就成為適合書寫又便宜的紙。

在世界上其他地方，同樣也有不同材料與製作過程的紙被發明與使用，像是埃及所發明的莎草紙，以及在歐洲廣泛使用的羊皮紙。但這些紙的使用大約都在11世紀到14世紀，中國造紙術傳入歐洲之後，就被中國造紙術所製作的紙給取代。

時至今日，造紙的技術雖然已經有不少改良，但基本的過程還是和中國傳統的造紙術相仿。針對各種不同的紙張用途，選擇做為紙漿的樹木種類不同，蒸煮過程加入的化學藥劑也不同。少數特殊用途的紙張，還會特別以手工來製作，種類相當多樣。

如果觀眾對造紙感興趣，我推薦臺灣有兩個博物館可以去參觀，一個是行政院農業委員會林業試驗所的紙張樣品陳列室，裡面靜態展示許多不同種類的紙；另一個是廣興紙寮觀光工廠，可以親自體驗手工造紙的過程。

剛剛提到中國造紙術的起源，很可能和中國自古以來的蠶絲技術有密切的關連，當時中國不只養蠶取絲的技術一流，紡織的技術同樣也是獨步全球。在中國科學與技術展廳中，就展示有明代的南京雲錦大花樓提花機，相比於一般的紡織機，只能織出水平的紋路，提花機則是可以織出各式各樣的花紋。

提花機的發明在中國可以回推到商代，像展廳中這樣複雜的提花機最早大約出現在漢代，當時還需要很多人才能操作。等演變到明代時，這個複雜的提花機已經只需要兩個人就可以操作，就織出各式各樣不同的紋路。這座仿造南京「江南織造」的提花機，曾經負責紡織全中國最珍貴的雲錦，包括皇帝的龍袍都是以這樣的提花機進行紡織，可以說是中國紡織工藝的顛峰之作。

紙的元祖 西漢「放馬灘紙」拔頭籌
https://www.epochtimes.com/b5/16/3/8/n4657532.htm

維基百科：造紙術
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%80%A0%E7%BA%B8%E6%9C%AF

維基百科：蔡倫
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%94%A1%E4%BC%A6

原住民族樹皮布與化學
http://chemed.chemistry.org.tw/?p=23284

行政院農業委員會林業試驗所紙張樣品陳列室
https://paper.tfri.gov.tw/

廣興紙寮
https://www.taiwanpaper.net/

科博館展示的「司南」，曾經被認為是中國最古老的指南針。根據東漢王充（西元一世紀）在《論衡》是應篇中提到，「司南之杓，投之於地，其柢指南」。說的或許就是這個以天然磁石所製成的湯匙形狀司南，如果投在地盤上，司南的柄會指向南方。

但是這個理論上是由天然磁石所製成的司南，卻從來沒有真正被發現過。我們只有在東漢古墓裡的石刻上曾經發現過司南的形貌，與一些以玉石製作的司南。加上磨製天然磁石的時候會降低磁石的磁性，以及要測定天然磁石的磁性方向來製作司南的柄也不容易，所以是不是真的有以天然磁石製作而成的司南，而且真的可以當作指南針來使用，目前並不確定。

比較確定的是，到了北宋時期，就開始有許多關於指南針的文獻記載。像是科博館展示的北宋（西元十一世紀）沈括所著《夢溪筆談》裡面的指南針，是以人工方式加工所製成的磁針。將磁針頂在指甲上（圖左上）或是頂在碗唇上（圖右下），會減少磁針的接觸面積，降低摩擦力，讓磁針容易轉動。也可以讓磁針浮在水上（圖左下）或懸掛在細絲線上（圖右上），同樣能夠降低磁針所受到的摩擦力，讓磁針容易轉動。

在這之後，指南針的製作就持續改進，成為導航時最重要的工具。

雖然生活在陸地上的我們，很難想像在一望無邊的汪洋上，能夠憑藉著指南針找到正確方向是一件多麼偉大的事。但大家應該比較容易想像的是，如果手機沒辦法幫我們導航，那會是一件多麻煩的事。沒錯，即使到今天，我們每個人的手機裡面，都還有一個小小的指南針在指引我們方向。雖然手機裡的指南針原理已經改成電磁效應的材料，但我們依舊可以看到指南針對我們生活的重要性，幾百年來可能是不減反增了吧！

所以指南針被譽為中國古代四大發明之一，實在名符其實。

既然說到指南針的發明對航海來說是多麼地重要，那就不能不提中國航海技術的發達自然也是不落人後。在指南針旁邊，就展示了中國明代先進造船工藝的成就。兩種不同形式的帆船，曾經帶領著許多人跨越大洋促進東西方文化的交流，居功厥偉。關於中國造船的技術與科學，未來有機會我們再詳細介紹。

此外，有個名稱和指南針很像的東西，叫做指南車。不過指南車是以齒輪原理所製造的指向工具，可以指向固定方向，但不是地理或地磁上所指的南方。目前科博館保存有兩種不同形式的指南車，一種在中國科學與技術展示區有展示，另一種每隔一段時間會在現場展示讓觀眾操作。雖然指南車的設計和構造也很有趣，只是他的原理和指南針並不相同，一樣等未來有機會我們再詳細介紹。

延伸閱讀：
關於地磁和指南針的介紹，可以在維基百科[1][2]找到相關的資料。關於司南可能不是指南針的討論，可以在[3][4]找到相關的討論和說明。最近（2017）有一位研究學者，依照古法以天然磁石打磨，真的做出可以指南的司南，可以參閱[5]的相關報導，或是搜尋原始論文[6]。
關於指南車和造船技術的相關資料，可以參考科博館的資訊[7][8]。
近代手機中地磁感測器的相關資料[9][10]。

[1]維基百科－磁
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A3%81

[2]維基百科－指南針
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E5%8D%97%E9%92%88

[3]百度百科：司南
https://baike.baidu.com/item/%E5%8F%B8%E5%8D%97/3671419

[4]司南、式盤與占卜
https://hk.chiculture.net/0802/html/b11/0802b11.html

[5]天然磁石勺能指南吗？
http://www.qstheory.cn/science/2018-11/09/c_1123687106.htm

[6]天然磁石勺“司南”实证研究.《自然科学史研究》第36卷第3期（2017年）：361-386

[7]國立自然科學博物館－指南車
http://web2.nmns.edu.tw/Web-Title/china/A-1-5_display.htm

[8]中國古代造船（科博館解說手冊）
https://libknowledge.nmns.edu.tw/nmns/upload/guide/000000026/209000c/02.pdf

[9]百度百科－電子羅盤
https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E5%AD%90%E7%BD%97%E7%9B%98

[10]地磁感測器
https://www.rohm.com.tw/electronics-basics/sensors/sensor_what2