继汉唐盛世之后到了宋代，中华文明的科学技术成就一直领先世界。那时涌现出一大批博学善文、百科全书式的学者，是他们把中国古代科学带到了灿烂辉煌的顶峰，令后世的中国人感到无比自豪。那些勇于探索的人们仿佛是一颗颗璀璨的明星，密布在中华文明浩瀚的科学长空，直到今天依然闪烁着中华民族智慧的光芒。
星河灿烂
河南省开封市，古代称为汴梁，是宋朝的国都。北宋熙宁七年，也就是公元1074年的夏天，天气持续大旱。忽然，汴梁城上空连着几天是乌云密布，人们似乎听到了即将来临的雨声。然而，雨并没有如期而至，天空又重现了烤人的烈日。这让宋神宗皇帝更加忧心忡忡，他在急切地等着一个人，而来人便是沈括。皇帝问沈括：“雨，何时会来？”沈括回答：“明日，有大雨。”在场的众人都大吃一惊。沈括心里明白，在水气充沛的季节，连日天阴，说明水汽已经聚集，而后阳光又烘烤着地面，在水汽和地面的热力作用下，作雨的条件已经成熟，是必然会下雨的。
这是在中国历史上一次比较早的、有据可查的、准确的天气预报，而这次对话也被记录在沈括的传世名著《梦溪笔谈》之中。沈括是钱塘人，钱塘，就是今天的杭州。沈括当时的身份是司天监的主持，司天监的职责是观测天象和制订历法，在宋代是一个非常重要的部门，有点类似于今天的国家天文台。
在中国古代有天狗慢慢地吃掉太阳和月亮形成了日食与月蚀的传说，是一种很神秘的天象变化。3000多年前的殷商甲骨上就刻有世界上最早的关于日食的记录，中国先人在人类早期科学探索的活动中不仅留下了大量杰出智慧的结晶，也为宋代科学尤其是天文科学的发展打下了坚实的基础。
公元1054年7月的一天早晨，在汴梁城东方的天空中突然出现了一颗不知名的星星，看上去红里透白，光芒四射。这颗突然闯入的星星被人们称作客星，突然出现的客星惊动了司天监，人们一阵忙乱。那时，人们是将人世间的事情与天象变化神秘地联系在一起的。那么，这次客星的闯入兆示着什么呢？结果是，一年之后这个不速之客悄悄地消失了。而在开封城郊外的观象台，司天监给后人留下了一份总共有23次能够在白天看到客星的观测记录。2006年，国际天文学会专门在杭州召开了中国超新星1000年讨论会。
就在那次客星天象过去18年之后，沈括来到了司天监主持创制和改进天文仪器。在司天监期间，沈括陆续写出了《浑仪议》、《浮漏议》和《景表议》，这三篇重要文章对后来一系列重大的天文仪器的改进与发明产生了关键性的影响。
公元1092年，宋代大天文学家苏颂发明了水运仪象台。今人根据史书的记载，按原大的五分之一复制还原了水运仪象台。人们看到苏颂开创了多项天文仪器研制史上的世界第一：它是目前用来控制望远镜随天球同步运转的转仪钟的先驱；它也是望远镜观测室活动屋顶的始祖。
距今1500年前，祖冲之将中国古代天文数学最初所使用的圆周率用罗列算筹反复计算，数值从3精确地计算到如今人们常说的3.1415926。祖冲之辞世一千年后，这个记录才被国外同行打破，这也让学者们断言中国古代天文学成就曾领先世界1000年。
沈括是世界上最先提出简仪概念的科学家，随后便在中国首先出现了简仪。它既是赤道仪，也是多功能综合测量仪，可以说中国人将世界古代天文观测学向前推进了一大步。
在苏州，有一块高2.16米、宽1.06米的宋代大石碑，碑上刻有世界上现存最大的天文图。公元1078年，司天监对星空进行了系统的观测，几年里记录了丰富的资料。后来，人们又根据这些资料绘制了天文图并刻在了石碑上。苏州天文图也是世界上现存最早的实测天文图，让当代学者震惊的是，石碑上刻有1431颗星，其中有266颗恒星位置的误差即使按照今天的标准也是微乎其微。
实测手段也促进了宋代历法建制，北宋初期颁行的《明天历》回归年长度是前代历法误差的一半。而到了南宋，《统天历》的误差只有令人惊叹的22妙，跟目前国际通行的公历完全相同，比欧洲整整早了400年。中国古人遵循着观天象服务于农事的科学观念，而最直接的体现就是不断地修正历法。宋代初期采用的是传统的阴阳合历，阴历农时和阳历节气时常会出现误差，耽误农事安排。为了使节气和月份之间建立起稳定的关系，沈括提出了《十二气历》的设想。可以说宋代的历法使农事开始真正的对应了农时。
当年隋炀帝开凿的运河到了宋代已经发展成为南北物资运输的黄金水道，南方生产的稻米通过运河漕运一路北上，直抵汴梁。为了运输的便利，宋代发明了运河船闸，而欧洲建造船闸的确切年代是1373年，比中国晚了整整400年。
农业是一切文明的基础，宋代科学与社会的高度发达很大程度上就是宋代农业高度发达的结果。当时，世界上最繁华的都市汴梁城的人口已经达到了150万，是盛唐时期长安城的1.5倍。即使到了南宋时期，临安城也超过了一百万人。因此，宋代的粮食问题自然也就成为国家的头等大事。宋代农业尤其是在南方地区作物接替的多熟制已经有了非常成熟的发展，在宋代，由于已经培育出一大批早熟而又适应性好的水稻品种，使得土地得到充分的开发利用。原来不适合种植粮食的土地种上了高产的水稻，而原来种一季的农田在宋代也都种上了二季甚至三季作物。宋代的这些农业成就被当今的学者称为中国古代农业的绿色革命。
在中华文明历史的长河中，今天，人们随处可见古代先人的身影，他们的聪明智慧和取得的卓越的科学技术成就使得中华民族一直傲然屹立于世界古代科学技术之巅。这当中有站在圭表前密切注视着日影的周公；为楚国制造云梯的鲁班；造诣精神、成就卓著的墨子；修建都江堰的李冰；研制出首台地动仪并成功测出地震方位的张衡；还有许多叫不出名字的像毕升那样的能工巧匠……他们不仅在促进人类发展进程中作出了巨大贡献，同时，也为古代四大发明在宋代汇聚作了精心缜密的文化铺垫，打下了深厚的科学基础。
傍着京杭大运河有一个城市叫镇江，1985年，为纪念中国科学史上伟大的科学家沈括，镇江人民重建了梦溪园。那里是沈括晚年居住的地方，当年与沈括比邻而居的还有大科学家苏颂。在梦溪园沈括编写了著名的《梦溪笔谈》。对中国科学技术史研究造诣颇深的李约瑟博士认为，《梦溪笔谈》是中国科学史上的里程碑。它详尽记录了宋代人的科学思想与技术发明，是一部“百科全书”。李约瑟博士热忱地将沈括誉为整部中国科学史中最卓越的人物，称沈括是一个神奇的人。
沈括的确很神奇，他在延安任职时发现了那里出产石油，经过实验，沈括了解到石油燃烧产生的浓烟可以用来代替松木制造烟墨，这将有助于减少对松林的砍伐，保护已遭破坏的植被，沈括甚至开始批量生产石油产品，并给石油取了一个好听的名字，叫“延川石液”。沈括断定，石油日后肯定会大有用途。不仅如此，沈括还是中国古代四大发明最直接的参与者和记录者。
火药最初是作为药物来使用的，主要用于祛除瘟疫和治疗创癣。早在唐代，炼丹家们在探索人类长生不老的秘途中，将硫磺、硝石和炭三种药物混在一起时，意外发生了！从那之后，人们就把这种能着火的药称为“火药”了。借助火药，宋代人已经懂得利用喷射的反作用并制造出了火箭，这可是现代火箭的前身。
在中国古老的传说中，相传黄帝发明了指南车。指南车逐步演变，就是现在人们看到的指南针。指南针的发明最早可以追溯到中国的先秦时代，王充在《论衡》中说把杓状的磁石放在地盘上，杓柄会自然的指向南方。根据这一原理，大约在唐末宋初，人们用人工磁化方法制造出了指南针。指南针，又叫罗盘针，最初被称作司南。早期的指南针在指定方向时并不准确，沈括在试图提高定向的精度时有了一个巨大的发现，这就是地球的磁偏角现象。虽说司南以及罗盘在宋代以前就出现了，但是将指南针这种指定方向的工具运用在航海上，却是在宋代才出现的。经过磁偏角校对后的指南针为大海航行作出了伟大的贡献，茫茫大海中的航船从此再也不用担心会迷失方向。宋代的大船携带着沈括改进后的指南针越行越远，中国的指南针也漂洋过海，被应用在了更广阔的世界航海中。几百年后，人们发现了美洲大陆，中国的指南针在世界文明发展史上书写了辉煌的一笔。
中国福建省的泉州，人们在海滩的下面发现了一个秘密。那是一艘700多年前的宋代航海船，这艘长34米的宋代古船，有三桅船帆，13个隔离舱，可载重200多吨，是目前世界上出土最古老的木质海船。但这绝不是宋代建造的最大的船。那时，中国已经能造出长达上百米、可载重上千吨货物的航海巨船。而在当年，中国指南针推动的宋代航海还为人类文明史上另一个伟大历程的海上丝绸之路，定向护航。
古船将宋代发明的水密隔离舱技术清晰地展现在世人面前，专家们断言中国宋代的这项发明是世界造船史上的重大奇迹，它使更多的人免于葬身海底。一个不争的事实是源于宋代的这种隔离舱技术现在的造船业仍在使用。
泉州，古称刺桐港，当年满载着中国宝物的宋代大船使这个小城声名远播。那时有很多外国人来到这里，其中有些人是专程来看一座桥的，那座桥叫万安桥。是世界上最早的也是当时最长的大型石梁桥。万安桥桥长约1200米，宽约5米，共有47个桥孔。公元1053年，也就是北宋皇祐五年，由民间发起，用了六年时间才建成。在世界建桥史上，万安桥首次采用了两头皆尖的船型桥墩，成百上千吨的巨石当时在没有任何技术设备的情况下是如何整齐的码放在一起的呢？专家们考证后认为，人们是利用潮汐的涨落飞架石梁，并且还采用牡蛎来胶固桥基和桥墩，这也是中华民族创造的一个奇迹。
宋代时的泉州是中国著名的海港口岸，它与埃及的亚历山大港一起并称为当时世界性的两个贸易大港。
有学者将瓷器说成是中国古代第五大发明，而在今天的人们看来，最好的瓷器是出在宋代。上世纪末的十到二十年间，随着水下考古的进行，沉睡在海底近千年的宋代瓷器被人们急切地唤醒了。这些宋代古瓷也让人们有机会重温那段历史，回到当年窑火兴旺的真实现场。均窑瓷釉色丰富，色彩绚丽，流行至今的器物很少；定窑白瓷曾被选为官廷用瓷；汝窑后来代替了定窑，也成为宫中用品。流传至今的汝窑瓷器全世界不足百件。而在古窑遗址中最著名的还是江西景德镇的宋代官窑。
昌河南岸有一个大镇叫昌南，有人说，在宋代远销海外大量的瓷器中被人们争相抢购的就是来自昌南出产的瓷器。昌南，就是后来的景德镇。景德，是宋真宗皇帝的年号。那时的瓷器让真宗皇帝爱不释手，景德镇的名声跟着传了出去。昌南，也就渐渐的淡出了人们的记忆。如今，即使是不懂瓷器的人也知道景德镇，那里出产的宋代瓷器让世界知道了中国。
循着《梦溪笔谈》这座中国科学史上的丰碑，我们可以清楚地看到沈括和中国古代先人在科学技术探索中做出的发现、发明和创造，书中记录的一个人几百年后依然惊动了整个世界。
历史中只有沈括将毕升发明泥活字用文字记载了下来。用现在的话说，毕升是个雕版工人，然而，正是这位工人在中国古代科学创造与技术发明的发展历程中刻下了庄重的印记，这个印记一出现便即刻印在了纸上。西汉时期，中国古代四大发明之一的造纸术就已经出现。但西汉纸很原始，纸组织松散不宜书写。到了东汉元兴年间，蔡伦改进造纸术，扩大造纸原料来源，那时出现了质量较好的植物纤维纸，人称“蔡侯纸”。在此之前，那些刻在陶片、甲骨、钟鼎、竹简上的文字使得中华文明中有多少典章古籍未能远行，而“蔡侯纸”的出现让文明传播经历了一次根本性的改变。可以说，中国的造纸术一经传播于世，人类书写材料也同时发生了划时代的变革，并彻底改变了人类文化的书写方式。
世界文明史上纸的时代是首先从中国开始的。虽然纸也不是在宋代发明的，然而经过千年演进，当文明的记载以及各文明之间的交流与互动变得更加便捷，科学技术的传播也变得十分地迅速的时候，宋代的造纸工艺已经达到相当高的水平。那时已经出现了平滑、润墨、易于书写的竹纸工艺，而且技术已经非常成熟。苏东坡用过竹纸之后，感叹道，自己比古人要幸运的多。此时，令后世文人争相追捧的宋版书也大量地出现了。精美的宋版书至今还在为人们讲述着一个伟大的民族在那个伟大时代所创造出的伟大成就。
这一成就的续写还要从沈括的家乡杭州说起，毕升就是在那里发明的泥活字。而且那时的杭州还是全世界最繁荣昌盛的印刷中心。古代中国历朝历代的中央政府及政府的许多机构都曾组织刻印典籍，使得中国文化的文脉能延续至今。而书籍，以纸写本出现与演变的历程，也能够清晰地刻画出中国古代印刷技术所走过的曲折发展之路。在印刷术普及与繁荣之前，书籍大多是一些手写本，然后再继续抄写流传。这样，很容易出现错字、漏字。宋代初期，在中国出现了一种版式非常奇特的书籍，那就是拓本书。
享誉中外的西安碑林，也被人们誉为世界上最大最重的图书馆。西安碑林藏有汉代至明清各个时期的碑石三千多方，刻写了大量的古代经典著作。天下读书人纷纷云集此地，把碑文拓下来直接装订成册，阅读校对。这样，拓本书便成为了中国所特有的文化载体。在宋代要做一个合格的读书人，就不能不读这种书。然而，这样的书对于当时的读书人来说太过于沉重了。
实际上雕版印刷技术以及木刻版书籍已经在宋代初期出现，只是雕版印刷技术本身存在着一些缺陷，制约着中国早期印刷技术的发展。一方面，雕印刻版时间太长，大型书籍往往要雕刻数年甚至数十年，不利于文化的传播；另一方面，雕版刻印要花费大量的木材，一页一版，那时刻印的一部《大藏经》用版在13万块以上；同时，木雕版也极不便于存放。就这样，在国家的文化需求中活字印刷术终于诞生了。
公元1180年，南宋著名理学家朱熹重修庐山白鹿洞书院，并亲自定下《学规》，倡导“博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之”。晚年，朱熹转至湖南任职，又将办学理念带到了岳麓书院。宋代的官办与民间教育蓬勃发展，宋代有书院300多所，而且已经发展成为授业、讲学以及刊印书籍的重要场所。值得注意的是在宋代的学校中，还首次将数学和医学列为教学的内容，并设有专门的算学科和医学科。
据专家统计，在北宋中期，国子监每天印刷出的书页有一万多张，也让今天的人们还能有幸看到像《伤寒论》这些宋代以前的书籍。中国也是世界上最早开展铜版印刷的国家，有张济南刘家针铺的广告铜版上镌刻着世界上最早的商标图案。专家研究表明，中国古代印刷在宋代达到炉火纯青的原因是活字印刷的出现，它节省了巨大的人力、物力和社会时间。
毕升死后，他发明的活版一直就收藏在沈括的家里，所以人们也把毕升活版称为沈氏活版。今天，人们在灿烂的星河中发现了一颗小行星，并编号为2027号。为纪念对人类古代科学进步与发展做出了巨大贡献的沈括，国际天文组织将这颗星命名为“沈括星”。
宋代的确是一个星河灿烂的年代，中国古代四大发明终于在这一时期汇聚，标志着宋代科学技术成就达到了巅峰。从那时起，人类有了科学复兴的有力手段，人类的精神创造得到了巨大的推动力。
大江东去，浪淘尽，千古风流人物。令人耳熟能详的唐宋八大家宋人竟占了六位，宋词更是和之前的唐诗、其后的元曲一样，代表着中国文学发展史上一个非常重要的阶段。
宋代的学者延续民族文化传统，将儒学发展到一个更高的阶段，以对天地的正确认识而使人民走上理想社会的道路。他们提出了“为天地立心、为生民立命、为往圣继绝学、为万世开太平”的人生理想的核心观念，强调人是社会生活之本，抒发了宋代哲学家的宏伟胸怀与抱负。直到今日，仍然发挥着重要的文化作用。
北宋时的汴梁城是当时世界上最繁华的经济大都会和科技文化中心之一。800年前，南宋时期临安的夜晚也是万家灯火恍如一夜芙蓉开遍。史学界普遍认为宋代将我国封建社会发展到了一个新阶段，两宋时期的物质文明和精神文明所达到的高度在中国整个封建社会历史时期之内可以说是屈指可数的。
画家张择端是用写实的手法让今天的人看到了当年的大宋奇观。许多研究《清明上河图》的学者认为，《清明上河图》不仅仅是艺术史上的杰作，它还是研究科技史、社会史不可多得的宝贵的史料。
宋代的科技文明不仅影响了此后近千余年中国社会的发展，也影响了整个世界的历史进程。西方科学家坦普尔说，如果没有从中国引进航海和导航的技术，欧洲绝不会有导致地理大发现的航行，哥伦布也不可能远航到美洲；如果没有从中国引进枪炮和火药，就不可能结束骑士时代；如果没有从中国引进造纸术和印刷术，欧洲可能要更长期地停留在手抄书本的状况。而活字，——那是中国的发明。
