宋代是中国封建社会文化发展最辉煌灿烂的时期。刘乃昌教授称“宋代是中国文化发展史上一座高耸的峰峦”。宋学专家邓广铭也说，“宋代的文化，在中国封建社会历史时期之内，截至明清之际的西学东渐的时期为止，可以说，已经达到了登峰造极的高度”。

        宋代文化不仅在中国历史上有着不可替代的地位，从10世纪后期到13世纪中叶，在世界上同样居于领先地位。尤其在科技方面，以火药、指南针和印刷术为代表的高度发展，不仅促进了中国社会经济的发展，而且推动了整个世界的文明进程。马克思曾经高度评价说：“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，而印刷术则变成新教的工具，总的来说变成科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”

        《宋代科技成就》一书编审、开封市科学技术局副局长刘伟认为，宋文化是开封独有的文化资源，科技文化是其中最为重要的组成部分。宋代是一个星河灿烂的年代，中国古代的四大发明终于在这一时期汇聚，标志着宋代的科技成就达到了巅峰。从那时起，人类有了科学复兴的有力手段，精神创造获得了巨大的推动力。除了古代的四大发明有了新的实际运用外，宋代科技还在天文、数学、医学、农学、冶金采矿、船舶制造、建筑建材等多个方面具有超前创新的成就，为推动世界文明发展作出了重大贡献。

        火药、火器和兵器

        火药是我国古代四大发明之一。从冷兵器到火药、火器的发展是一个飞跃性的进步，也标志着宋代科技发展的水平。

        火药在我国起源很早。据记载，唐宪宗元和三年（公元808年），金华洞道士清虚子所记的“伏火矶法”即是火药配方的雏形。宋初路振的《九国志》记载，唐哀帝时，郑王番率军攻打豫章，“发机飞火”，烧毁该城龙沙门，这可能是有关用火药攻城的最早记载。不过，第一次完整刊载火药配方及制造工艺的书籍，是宋仁宗时由曾公亮、丁度等主编的《武经总要》，该书介绍了3个火药配方，以不同的辅料达到易燃、易爆、放毒和制造烟幕等不同目的。《武经总要》记载的3个配方，是世界上最早公布的最完整的火药配方。而且，这3个配方经过当时军事人员的反复试验后，由北宋政府军事机关进行了鉴定验收。之后，火药制造成为军事手工业的一个重要组成部分，进而制造出了世界上最早的一批军用火器，如普通火箭、火药鞭箭等，这在中国乃至世界火器发展史和军事技术上是划时代的进步。

        随着火药性能的不断改良和火器研发，北宋末年，不少新式火器应运而生，其中最为突出的是火炮和火枪的制造和应用，在宋神宗时已经出现了神臂弓火箭、火药火炮箭、火弹等。据记载，北宋靖康元年（公元1126年），金兵围攻汴京，宋军以火炮、火箭进行抵抗，最终发射霹雳炮退敌；南宋绍兴三十一年（公元1161年），金军欲渡长江，宋军发射霹雳炮，威力颇大。一些军事重镇如江陵府、建康府都设有火器制作坊，而建康府在两年里制造了3.8万余件火器。

        另外，《武经总要》还有很多关于兵器制造的记录，且图文并茂，充分展示了宋代兵器制造技术的成果。

        指南针和航海技术

        指南针是我国历史上伟大的发明之一，也是我国对世界文明发展的重大贡献。两宋时期，指南针广泛应用于航海领域，促使航海技术发生了巨大变革，造船技术更趋发达。这一科技的广泛应用，不仅对当时中国的经济、外交起到了划时代的作用，而且对世界航海业的发展和新大陆的发现都有深远影响。

        指南针是利用磁铁在地球磁场中的南北极性而制成的一种指向仪器，中国是世界上公认发明指南针的国家。据《古矿录》记载，指南针最早出现于战国时期的河北磁山一带，是我国劳动人民在长期实践中对物体磁性认识的结果。人们接触磁铁矿并首先发现了磁石吸铁的性质，后来又发现了磁石的指向性，经过多方面的实验和研究，最终发明了实用的指南针。指南针在不同的历史发展时期，有着不同的形体和名称，因此又被称为司南、指南鱼、指南针和磁罗盘等。据记载，战国时期的《韩非子》中便有对司南的记载：“先王立司南以端朝夕。”到了东汉，王充在《论衡》中记述了司南的具体形制：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”到了宋代，汉族劳动人民掌握了制造人工磁体的技术，进而制造了指南鱼。据《武经总要》记载，指南鱼是“用薄铁叶剪裁，长二寸，阔五分，首尾锐如鱼型，置炭火中烧之，侯通赤，以铁钤钤鱼首出火，以尾正对子位，蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收之。用时，置水碗于无风处平放，鱼在水面，令浮，其首常向午也”。用人工磁化方法制作的指南鱼比司南易于使用，只要有一碗水，把指南鱼放在水面上就能辨别方向。这种使用方法比欧洲早了400多年。

        经过长期改进，人们又把钢针在天然磁体上摩擦，使钢针具有磁性，这种经过人工传磁的钢针可以说是正式的指南针。沈括在《梦溪笔谈》中提到他对指南针的用法做过4种试验，即水浮法、缕悬法、指甲旋定法和碗唇旋定法。水浮法是把指南针放在有水的碗里，使它浮在水面上指示方向。缕悬法就是在指南针中部涂一些蜡，上面黏一根丝线，把丝线悬在木架上，指南针下安放一个标有方位的圆盘，静止时指南针指示南北。指甲旋定法就是把指南针放在指甲面上，轻轻转动，由于指甲光滑，指南针就和司南一样发生指南作用。碗唇旋定法是把指南针放在光滑的碗边上，转动指南针便有指南作用。这些记载说明，最迟在11世纪，指南针便是一种常用的定向仪器，并有多种装置方法。

        后来，指南针广泛应用于航海。宋代朱撰写的《萍洲可谈》记载北宋元至崇宁年间的航海活动时说：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，隐晦则观指南针。”这是目前所见明确记载指南针用于航海的最早记录。

        在航海技术的进步和海外贸易兴盛的推动下，两宋时期的造船技术有了很大发展。指南针和造船技术的发展推动了航海技术的大发展。据记载，两宋时期，中国与高丽、日本、东南亚、南亚、西亚、东非、北非各国进行了大规模的贸易。据《岭外代答》《诸蕃志》等书记载，当时和南宋通商的有50多个国家和地区，宋商泛海外出10余个国家进行贸易。在进行海外贸易的同时，中国海船还起到了沟通、传播和融合中国与阿拉伯、印度等古代文明的交流作用，意义重大。

        雕版印刷术和活字印刷术

        宋代是我国雕版印刷术发展的鼎盛时期。两宋时期的书籍，在数量、字体、版印、用纸、规模、发行等方面都达到了历史最高水平。同时，宋代又发明了活字印刷术，这是印刷史上的重大革命，为我国古代四大发明之一，被誉为世界文明之母。

        雕版印刷术起源很早，但是具体时间尚无定论。据沈括等人记述，唐末、五代时，雕版印刷术似乎尚未普及，直到后唐冯道雕印《五经》时，雕版印刷术才兴盛起来。宋开宝四年（公元971年），宋太祖派人前往益州主持雕刻大藏经版（雕刻佛教经典总集），简称《开宝藏》。自开宝四年至太平兴国八年（公元983年），历时12年，刻成13万版，收经1078部、5047卷，以后又陆续刻版加入。可见，到了宋代，尤其是北宋仁宗时期，雕版印刷术已经风靡全国，走向鼎盛。

        到了雕版印刷术非常发达的北宋庆历年间，印刷术出现了突破性的发展——毕发明了胶泥活字，创造了世界上最早的活字印刷术。据沈括记载，毕用胶泥刻字制成活字模，每字一印，用火烧硬。先预备好一块铁板，铁板上面放着松香、蜡、纸灰等，铁板四周围着一个铁框，在铁框内密密麻麻地摆满字印，摆满一个铁框为一板，拿到火上加热，再用平板把字压平。为提高效率则使用两块铁板，一块印刷，另一块排字，第一块板印完，第二块板又准备好了，这样交替使用，印得很快。这段记载，把胶泥活字的制作、排版、印刷、拆版等细节都进行了介绍，并说明了长处和缺点。这是迄今为止对毕发明胶泥活字印刷术的唯一完整记述。

        1965年，浙江省温州市郊的北宋白象塔清理出北宋的《佛说无量寿经》残叶，根据印刷特征分析，此为“早期活字印刷术的实物见证”。1991年秋，宁夏回族自治区贺兰县拜寺沟方塔废墟发现西夏文佛经，其中不仅有单子倒排等活字印刷特征，而且据考证还有木活字印刷的痕迹，这可能是我国也是世界上现存最早的木活字印刷品。由此可见，南宋时期西凉地区已有活字印刷实物存在。

        综上所述，我国雕版印刷术的兴盛比欧洲早700年以上，活字印刷术比德国谷登堡用铅合金活字排印《四十二行圣经》早400多年。

        由于历史积累、社会普遍重视文化教育和开明的文化政策引导等因素，宋代除了最具代表性的三大发明外，还在天文历法、数学、医药学、农业生产和农学、建筑技术、制瓷、纺织技术等方面取得了很高的成就。宋代科技的发展，对于提高人们认识自然、改造自然的能力起到了积极的作用。同时，科技的发展又促进了哲学理论和学术思想的发展，并为之奠定了科学基础。

        开封是北宋的都城，是当时的政治、经济、文化和科技中心，也是当时世界上最繁华的大都市，在中华文明和世界文明史上留下了辉煌的一页。当今的开封，作为中原经济区的核心区和三化协调发展先导区、华夏文明传承的创新示范区，正在快速崛起的道路上谱写新篇章。