指南針
指南針和造紙術、印刷術、火藥是舉世聞名的我國古代發明，是中華民族對世界文明作出的偉大貢獻。指南針是一種指示方位的簡單儀器。它的主要結構，是由一根能靈活轉動的磁針和一標有方位的刻度盤構成。磁針在地磁的作用下。能保持在磁子午線平麵內，利用這一性能，可以辨別方向。
我們的古人最早發現磁石及其吸鐵性，進而發現了磁石的指極性，於是把天然磁鐵琢成勺形，叫作“司南”。這大約出現於兩千多年前的戰國時期，最早記載見於《韓非子·有度》。在應用“司南”的基礎上，人們發現用磁石沿一個方向多次摩擦過的鋼針等物也有指南特性，於是發明了指南針。宋初還出現過“指南魚”，是浮在水麵上的一種指南器具。公元1086年，北宋著名科學家沈括所著的《夢溪筆談》記載，當時有四種不同裝置的針型指南針，即水浮法、縷懸法、指甲法和碗唇法。此時已能製造人工磁體。《夢溪補筆談·藥議》載有：“以磁石磨針鋒，則銳處常指南”。十一世紀末，我國便開始在航海上使用了指南針。宋人朱或曾記述了公元1099～1102年間，在海船上使用指南針的經過。公元1123年，徐兢到朝鮮去，回國後描述這次航海過程說，白天靠太陽定方位，晚上在海洋中不可停留，注意看星鬥而前進，如果天黑可用指南浮針，來決定南北方向。公元1274年，南宋吳自牧所著《夢粱錄》中記載：“風雨冥晦時，唯憑針盤而行。”南宋時，把磁針與分方位的儀器組裝成一個整體，這種新儀器叫針盤，或叫地螺(羅)，也有叫子午盤、定盤針、經盤、羅盤的。元代還造成立針式指南工具——指南龜、指南魚。張燮的《東西洋考·舟師考》記載，明代海上航行，“獨恃指南針為導引，或單用，或指兩間，憑其所向，蕩舟以行。”
早在公元前三世紀，我國就有了關於磁針的文獻記錄。我國的指南針，大約十二世紀傳到阿拉伯國家和歐洲，大大地促進了世界航海事業及整個人類社會的發展。
火藥
我國現在看到的第一部記載火藥配方的書，約成書於八九世紀。書中說“以硫磺、雄黃合硝石，並密燒之”，會發生“焰起，燒手麵及火盡屋舍”的現象。這裏的“密”應該是蜂蜜的“蜜”。蜜加熱能變成炭。硫磺、硝石與炭混合，這就是火藥的配方。
火藥的發明是人們長期煉丹實踐的結果，至今已有一千多年曆史。
煉丹術中很重要的一種方法就是“火法煉丹”。它直接與火藥的發明有關係。所謂“火法煉丹”大約是一種無水的加熱方法，晉代葛洪在《抱樸子》中對火法有所記載，火法大致包括：煆（長時間高溫加熱）、煉（幹燥物質的加熱）、灸（局部烘烤）、熔（熔化）、抽（蒸餾）、飛（又叫升，就是升華）、優（加熱使物質變性）。這些方法都是最基本的化學方法，這也是煉丹術這種愚昧的職業能夠產生發明的基礎。煉丹家的虔誠和尋找長生不老之藥的挫折，使得煉丹家不得不反複實驗和尋找新的方法。這樣就為火藥的發明創造了條件。
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”一下，“伏”是降伏的意思。使毒性失去或減低，這種手續稱為“伏火”。
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一的火藥。
不過，火藥的最初使用並非在軍事上，而是在宋代諸軍馬戲的雜技演出，以及木偶戲中的煙火雜技。宋代演出“抱鑼”、“硬鬼”、“啞藝劇”等雜技節目，都運用剛剛興起的火藥製品“爆仗”和“吐火”等，以製造神秘氣氛。宋人同時也以火藥表演幻術，如噴出煙火雲霧以遁人、變物等，以收神奇迷離的效果。
約在十二世紀，火藥首先傳入阿拉伯國家，然後傳到希臘和歐洲乃至世界各地。對人類社會的文明進步，對經濟和科學文化的發展起了推動作用。美法各國直到十四世紀中葉，才有應用火藥和火器的記載。
地震儀
在中國曆史博物館的陳列大廳裏，許多國內外的參觀者都被世界上第一架地震儀的複原模型所吸引。人們不覺驚歎古代中國人的聰明智慧。
這架地震儀的發明者是我國東漢著名天文學家，南陽郡西鄂(今河南省南召縣南)人張衡。他精通天文曆算，曾兩度擔任執管天文的太史令。他在公元132年發明的世界上第一架測定地震方位曲地動儀，比國外類似儀器早一千多年。
張衡地震儀複原圖
這架地震儀用精鋼製成，圓徑8尺，形狀像個大酒樽。上麵有個蓋子，內部有一個中樞機械“都柱”。柱旁通著8條道，每條道上有發動機關，周圍鑄有8條龍。龍嘴裏各含一個小錒球，對著東、西、南、北和東南、東北、西南、西北8個方位。在地上，對準龍嘴蹲著8個銅蛤蟆，昂著頭，張著嘴巴。哪個方向如果發生了地震，儀器上對著這個方向的龍嘴就會張開，嘴裏的銅球就落到蛤蟆嘴裏發出響亮的聲音，報告震源的方向。這是因為，在平時，地震儀平穩地放著，都柱也垂直豎立在儀器的中央。但因為都柱上粗下細，重心高，支麵小，像個倒立的不倒翁，這樣就極容易受震動而傾倒。譬如東方發生地震，東麵的地殼自然發生波動，震波影響都柱，都柱自然倒向震動方向。沉重的都柱向東倒下後，於是推動了東方的橫杆，橫杆推開含有銅球的東麵的龍嘴，於是龍嘴吐出了銅球。
有一次，位於儀器西方的龍嘴裏的銅球“當啷”一聲落到了蛤蟆嘴裏。但洛陽並沒有地震的征兆和感覺，有些人便議論紛紛，乘機譏笑說，張衡發明的地震儀並不科學。沒想到過了幾天，從西北來人飛報消息，說是距洛陽一千多裏的蘭州、臨洗、隴西一帶的隴西郡，發生了地震，大家這才信服了地震儀，讚歎它果真如此靈敏準確，從此，“銅龍報警”這個故事便在朝野上下和廣大群眾中廣泛流傳開來。
張衡為人正直、治學嚴謹。是我國科學文化史上一位多才多藝的科學家。他還研究製造成觀測風向的候風儀，並曾製造出一種能飛的“木雕”等精巧機械，對天文、地理、數學、哲學都很有研究。他經過長期觀察計算出，人們在一個地方看到的星座，共有兩千五百多顆，這和現今天文學家的統計基本一致。他繪製的一幅地形圖曾流傳了好幾百年。他還是東漢有名的文學家，著有《兩京賦》。他又是東漢六大畫家之一。
唐三彩
1899年修隴海鐵路時，在洛陽出土了一批陶器，每一陶器上都施有黃綠白、黃綠藍或黃綠赭等三種顏色的彩釉。這批陶器後來運到北京，引起著名學者羅振玉、王國維等人的重視，將其定名為“唐三彩”。隨著出土陶器、陶俑的增多，人們知道，“唐三彩”並不限於三種顏色，單色、雙色、三色以上的都有，但“唐三彩”的名稱卻約定俗成了。
唐三彩是我國一種獨特的美術陶瓷，既指唐代陶器或陶俑上的彩釉，也指著此彩釉的唐代陶製品。唐三彩的種類很多，主要可分為人、動物和器物三種。
由於當時日用青瓷和白瓷的生產已經發展起來，而三彩陶器燒成溫度較低，胎質鬆脆，防水性能差，實用價值遠不如瓷器。所以唐三彩除極少部分作日用品與陳設品外，大部分都用作隨葬品。現在所見的完整的唐三彩，大多是從唐墓中出土的。唐三彩主要出於中原地區，尤其是洛陽、西安附近，其他地方數量有限。可見唐三彩當時流行於中原地區，供兩京一帶大小官僚享用。
唐三彩的胎料是高嶺土，唐三彩上的釉質，主要成分是矽酸鉛，呈色劑是加入釉料中的各種不同的適量的金屬氧化物。以氧化鐵為著色劑的黃釉，有從棕紅色到淺黃色的不同變化。黃、綠、白、藍、黑等幾種釉色雖然簡單，但經過藝人們精心創作，就會呈現有淺黃、赭黃、淺綠、深綠、翠藍、茄紫等色彩，而產生一種斑駁暈纈、十分富麗的藝術效果。三彩俑的頭部多不施釉，這一方麵是為了“開相”的需要，便於在上麵塗畫，另一方麵也是為了防止釉質下流成為大花臉。釉質下流是製作三彩的一大障礙，也是一大特點，正是由於釉質自然下流才產生許多複雜奇妙的變化，才使得唐三彩千姿百態，各具特色，沒有兩件完全一樣的作品。
唐三彩中的三彩器出現較早，三彩俑是武則天後才出現，至唐玄宗開元、天寶年間達到頂峰。安史之亂後，國力衰落，經濟萎縮，唐三彩的數量品種都顯著減少了。以後遼金時代仍有三彩品生產。宋代，三彩又被運用到建築材料上，製作出大量黃綠釉彩的琉璃磚瓦。
景泰藍
景泰藍，又稱燒青，也叫“銅胎掐絲琺琅”。是北京著名的特種傳統工藝品。
景泰藍，早在我國唐代就有這種工藝製作，在明代景泰年間才廣泛流行，因它的主體色彩多為孔雀藍色，故名“景泰藍”。我國保留下來最早的景泰藍是明宣德年間(公元1426年～1435年)的製品，在技術上已很成熟。我國景泰藍具有獨特的民族風格，華麗、莊重、金碧輝煌。清代以後，遠銷國外，在國際市場上享有很高聲譽。
景泰藍的製作工序分：打胎、掐絲、點藍、燒藍、磨光、鍍金等，其中最複雜細致的是掐絲和點藍技藝，即在銅(銀)胚胎上鑲嵌銅(銀)絲，盤成花樣，凹處填滿藍色或青色的琺琅粉，而後才能入窯熔燒。
景泰藍小瓶
景泰藍不僅可以製成珍貴的陳設品，供人觀賞，還可以製成許多既優美又實用的裝飾品。明代景泰藍器物造型有宮廷的五供器皿，爐、瓶、缸、盒、燭台等，造型多仿陶瓷和青銅器，花紋以蕃蓮、蕉葉等為最多。清代乾隆時，景泰藍有了進一步發展，作品精美細秀，品種也比明代豐富，除陳設品外，還製作了生活用品，如：床榻、桌幾、椅凳、屏風、帳勾、繡墩、鼻煙壺、硯匣和建築上的裝飾。
景泰藍製品是工藝美術品，有它特殊的使用和保管方法。它的釉料有瓷性，不能用力磕碰，以免崩落。它的表麵銅絲及器物的上口、下口、耳等均鍍有黃金，不能用潮濕的硬布擦洗，防止黃金色澤渾暗，金色退落。表麵如有灰塵，宜用柔軟細布輕撣以保持釉色和黃金光澤度。使用年限太久，黃金退掉，還可以重新鍍金。
五大名瓷
在宋代我國出現了五大名瓷鈞瓷、汝瓷、官瓷、定瓷、哥瓷，它們是我國瓷器工藝的傑出代表。
鈞窯瓷器
鈞窯始見於北宋，終於元，是青瓷係統中比較獨特的一支。以河南禹縣為中心，窯址遍及縣內各地，其最著名的品種是高溫銅紅乳濁釉，即在天藍或月白色釉上燒出大小不一、形狀各異的玫瑰紫或海棠紅色，有的還交織著藍、灰、褐、鱔魚黃等顏色的斑點或絲縷，如傍晚天空中的彩霞變幻莫測。鈞窯雖屬北方青瓷係列，但它的釉色卻變化多端，美不勝收。工匠們在釉料之中摻用了少量的銅，在還原氣氛下，燒成了多變的釉色，並批量生產，一改青瓷獨步前朝的局麵，為後世的瓷器裝飾擴大了領域。
鈞瓷，胎子略厚，致密，色灰，先素燒後施釉，釉子很厚，以月白、天青、天藍色為基本色調，釉中的銅分子經高溫還原氣氛，呈現紫紅顏色。因為釉子較厚，煆燒時釉子翻滾，釉中所含金屬分子重量不同，有的浮在表麵，有的沉在釉底，冷卻時釉子上下收縮溫度不一致，往往留下不規則的細線狀流動痕跡，被後人稱為“蚯蚓走泥紋”。這是鑒定時比較重要的依據。
汝窯瓷器
汝窯窯址位於河南省寶豐縣。寶豐宋代隸屬汝州，故簡稱汝窯。其燒造時間不長，僅從宋哲宗到宋徽宗燒造了二十年。汝窯瓷器胎均為灰白色，深淺有別，與燃燒後的香灰相似，故俗稱“香灰胎”，這是鑒定汝窯瓷器的要點之一。
汝窯瓷釉基本色調是一種淡淡的天青色，俗稱“鴨蛋殼青色”，釉層不厚，隨造型的轉折變化，呈現濃淡深淺的層次變化。釉麵開裂紋片，多為錯落有致的極細紋片，透明無色似冰裂，俗稱為“蟹爪紋”。汝窯瓷器底款有刻“奉華”和“蔡”字的兩種，應為後刻，當為宋時所刻，均與宋宮廷和皇室相關。汝窯瓷器以釉色取勝，少見花紋裝飾，但汝窯未燒貢瓷以前，曾有刻花和印花產品，如寶豐汝窯遺址曾發掘出刻花鵝頸瓶，當為汝窯未成為官窯以前的產品。
官窯瓷器
官窯至今沒有找到窯址，文獻記載也很少，從故宮博物院所藏傳世品看，被認為是北宋官窯的這批瓷器的胎子是紫黑色的，施釉很厚，瑩潤如堆脂，粉青或天青色，開稀疏的大紋片。定窯孩兒枕施釉後略有流淌，口部等釉薄的地方隱約露出胎色。因此，紫口是北宋官窯一大特點；裹足支燒、器底有芝麻釘痕跡是另一大特點。
官窯和汝窯一樣，以釉色為美，沒有紋飾，立器隻有凹下或凸起的弦紋或邊楞。器型種類較少，除了盤、葵口洗以外，多仿古青銅器的造型，如長頸瓶、貫耳瓶、貫耳尊、獸耳爐等。宋室南遷後，在臨安建都。從已出土的大量瓷片看，南宋官窯瓷器的胎子呈探灰、灰褐、灰黃等色。胎有薄厚兩種，即胎厚釉薄的和胎薄釉厚的。釉厚的瓷片從斷麵可看出施釉痕跡，一層一層很清晰。釉子溫潤似玉，也有比較光亮的。釉色有粉青、天青、灰青等，開比較細碎的紋片。南宋官窯既有裹足支燒的，也有墊燒的，器底大而薄的往往采用支燒與墊燒共用的方法來保證質量。
定窯瓷器
定窯在定州境內（今河北曲陽澗磁燕山村），故名。它是繼唐代的邢窯白瓷之後興起的一大瓷窯體係。定窯原為民窯，北宋中後期開始燒造宮廷用瓷。
定窯產品以白瓷為主，也燒製醬、紅、黑等其他名貴品種，如黑瓷（黑定）、紫釉（紫定）、綠釉（綠定）、紅釉（紅定）等，都是在白瓷胎上，罩上一層高溫色釉。宋代大詩人蘇東坡在定州時，曾用“定州花瓷琢紅玉”的詩句，來讚美定窯瓷器的絢麗多彩。
定窯生產規模宏大，品種繁多。多為碗、盤、瓶、碟、盒和枕，亦產淨瓶和海螺等佛前供器，但數量極少，主要是作為貢品進入宮廷。故宮博物院收藏的“定州白瓷孩兒枕”，是定窯瓷器的代表作之一。
宋代瓷窯裝燒技術最為重要的成就，就是發明了覆燒法和“火照術”，定窯大量采用覆燒方法，還使用了一種墊圈式組合匣缽。這種燒製方法的優點，是最大限度地利用空位空間，既可節省燃料，又可防止器具變形，從而降低了成本，大幅度地提高了產量，對南北瓷窯都產生過很大影響，對促進我國製瓷業的發展起了重要作用。
哥窯瓷器
哥窯窯址至今未被發現，成為一個有趣的曆史之謎。哥窯主要是陳設瓷，多仿古銅器形製，如貫耳瓶、菊瓣盤、獸耳爐、弦紋瓶、長頸瓶、立耳三足爐、鼎式爐、五足洗、葵口洗、葵口碗等。哥瓷胎子非常堅密，呈深紫灰色、灰色或土黃色;釉色較多，有粉青、翠青、灰青、米黃等；施釉較薄，溫潤似玉，器表有一層不很亮的酥油光，並有較大的黑色及較小的黃色開片，俗稱“金絲鐵線“。哥窯瓷器既有支燒的，也有墊圈燒的。傳世哥瓷胎厚釉薄，胎色種類較多，有沉香色、淡白色、杏黃色、深灰色、黑色等，釉子不明亮，潤如玉，有一層酥油光，紫口鐵足現象很少。哥窯的瓷胎敲擊起來，沒有悅耳的金石聲，而是近似破碎的“噗噗”聲。
酥油花
酥油花是雕塑藝術的一種特殊形式。最早產生於西藏的苯教。公元641年，文成公主進藏和藏王鬆讚幹布完婚時，帶去釋迦牟尼佛像一尊，在大昭寺內供奉。這尊佛像原來沒有冠冕，宗喀巴學佛成功以後，在佛像頭上獻了蓮花形的“護法牌子”，身上獻了“披肩”，還供奉了一束“酥油花”，這就是酥油花的來曆。
塔爾寺是影響巨大的藏傳佛教格魯派（黃教）的創立者宗喀巴（公元1357～1419年）的誕生地，不久酥油花就傳到這裏，並在塔爾寺得到弘揚和發展，在當地藝人們長期精心研製下達到了很高的藝術造詣。藏族信教群眾有向寺院奉獻酥油的習俗，一般僅供點佛燈和僧人食用。而每逢農曆正月十五之前，他們將純淨的白酥油送到塔爾寺，寺中的僧藝們在其中揉進各色礦物染料製成塑造用的胚料，然後在寒冷的房間中搭架塑造。
酥油花
酥油花的製作分為四道工序。
首先是“紮骨架”根據所表現的內容，用加工的柔軟草束、麻繩、竹竿、棍子等物紮成大大小小不同形態的“骨架”，即所塑造的基本模型。
其次是“做胚胎”。塑造的第一道原料是用上年拆下來的陳舊酥油花摻和上草木灰反複捶打，製成韌性好彈性強的黑色塑造油泥。然後裹在骨架上完成粗糙但準確的一個個大造型，其塑法近似麵塑或泥塑。
再次是“敷塑”。塑造的第二道原料是在加工成膏狀的乳白色酥油中揉進各色礦物質顏料，調和成五顏六色的油塑原料，仔細的塗塑在做好的形體上，有的還要用金、銀粉勾勒，完成各色形象的塑造。要是塑造紅花綠葉，或是玲瓏剔透的玉石寶玩，則直接用彩色油料一次塑成。為了防止塑製中因手的溫度而使酥油胚料融化變形，藝僧們在室溫控製在零度的作坊裏，身邊放有一個盛有冰塊的水盆，他們要不時將手浸入冰水中。整個製作過程十分艱辛，藝僧們的手上大多會生出凍瘡。對佛教的虔誠和對藝術至美的追求，完全超越了肉體上的痛苦，冰冷的手中，豔麗的酥油花不斷生成。
最後一道工序是“裝盤”。將塑好的酥油花按設計的總圖要求，用鐵絲一一安裝到位，固定在幾塊大木板上或特製的盆內，高低錯落有致，件件立體懸空，觀賞者可以從不同的角度觀瞻玩味。
酥油花雖名曰“花”，但其題材多樣，內容豐富，主要以佛祖神仙、菩薩金剛、飛禽走獸、花鳥魚蟲、山林樹木、花卉盆景組成各種故事情節，形成完整的立體畫麵。它的造型特點和手法類似國外盛行的蠟像藝術，但不宜長期保存。
酥油花藝術繼承藏傳佛教藝術的精、繁、巧的特點，在一個有限的空間中容納極多的內容。大至一米到二米，小至十到二十毫米的人物走獸，個個精到，力求寫實，而其姿態神韻力求傳神達意。
酥油花的製作必須在冬季低溫下進行，因而塔爾寺酥油花都在每年農曆正月十五日塔爾寺燈節展出，屆時來自西藏、內蒙古，四川等地的農牧民及海內外遊人雲集山之中，山上山下，寺宇周圍，入山人海，為一睹晶瑩剔透的酥油花。
酥油花散發出的獨特的藝術芬芳吸引了中外畫家、藝術家紛至遝來。他們不顧高原反應，堅持要來青藏高原一睹酥油花這個由僧人創造出的獨具東方特色的藝術瑰寶。有人這樣說道：研修繪畫，不能不去敦煌，不能不去塔爾寺。塔爾寺的酥油花和敦煌的壁畫一樣，是每一個畫家的藝術之魂、靈感之源。
文房四寶
文房就是書房。舊時把書房中使用的筆、墨、紙、硯四種文具稱為文房四寶。這四種文具最負盛名的有浙江湖州的湖筆、安徽徽州的徽墨、安徽宣州的宣紙、廣東端州的端硯。
毛筆，為我國所特有，作為一種書寫工具已有幾千年的曆史。商代已有原始的筆，春秋時期已能製造毛筆。河南信陽長台關、湖南長沙的春秋戰國楚墓中，就有優質的兔箭毛做成的毛筆。湖筆因發源於浙江湖州善璉鎮而得名。湖筆用杭嘉湖平原出產的羊毛，每隻羊隻選二三兩，經過七十二道工序製成。它以選料嚴格，製作精良享有盛譽。毫鋒有尖、齊、圓、健四大優點，為世人所喜愛。
墨，據目前所知，最早的煙墨是在湖北省雲夢睡虎地秦墓和江陵鳳凰山西漢墓發現的。這時的墨沒有製成錠，而隻做成小圓塊，因此不能用手直接拿著在硯台上研，必須用研石壓著來研。出土的秦、西漢的硯都附有研石。東漢墨的形狀從圓塊改進成墨錠，可直接用手拿著研。從此，研石就漸漸絕跡了。徽墨產生於安徽徽州的歙縣、休寧一帶。製墨始於唐末。易州著名墨工奚超父子避亂江南時，改進易水製墨法，製成“新安香墨”，其特色是“落紙如漆，色澤黑潤，經久不褪，舐筆不膠，香味濃鬱，豐肌膩理”，馳名中外。徽墨被李後主稱之為“天下冠”。
紙，是我國“四大發明”之一。兩千年前，我國勞動人民為了取得蠶絲，把煮沸過的蠶繭放在蘆席上，再浸入水中，用棍棒打，分離出一絲絲的長纖維。將蠶絲晾幹收貯後，蘆席上還往往粘留下一層薄薄碎絲絨。人們將這層薄絨絲揭下來包東西，後來，有人將這種薄物再搗爛，把搗爛的漿撈起來鋪平曬幹，用它來寫文字。西漢時期已製成植物纖維紙。宣紙因產於安徽宣州府(今涇縣)而得名。起於唐初，曆代相沿。初以青檀樹皮為主要原料，宋、元以後又用楮、桑、竹、麻，後擴大到十幾種。宣紙的特點是質地綿韌、紋理美觀、潔白細密、墨韻層次清晰，可經久不壞。善於表現筆墨的濃淡潤濕，變化無窮，別開生麵。在古代詩人的筆下，宣紙被喻為“瑩潤如玉”、“冰翼凝霜”、“滑如春冰密如繭”等，人們稱讚它為“紙中之王”、“紙壽千年”。
硯，硯是中國書法的必備用具。硯台不僅是文房用具，由於其性質堅固，傳百世而不朽，又被曆代文人作為珍玩藏品之選。硯台的材料豐富多樣，除端石、歙石、洮河石、澄泥石、紅絲石、砣磯石、菊花石外，還有玉硯、玉雜石硯、瓦硯、漆沙硯、鐵硯、瓷硯等，多達幾十種。其中的端硯、歙硯、洮硯和澄泥硯，為我國傳統的四大優質名硯。