作者：馮立昇（清華大學科學技術史暨古文獻研究所研究員）
「四大發明」之說的提出與李約瑟無關
談到 「四大發明」，婦孺皆知，但不一定都清楚其由來和意義。
關於 「四大發明」 說的由來，近年來有一種流傳廣泛的說法，認為是英國科學史家李約瑟提出或總結的。
比如，張恆濤在《「 四大發明」 是為抗戰提出來的》一文指出：1942年，蔣介石接見了李約瑟， 「不負重託的李約瑟很快就在第二年，即1943 年，在重慶提出了造紙術、印刷術、指南針和火藥為中國古代 『四大發明』 的說法，這個研究成果一時之間轟動了整個中國，進而傳遍了整個世界。」
俠客島公號8月12日文章稱： 「『四大發明』的提出，是學術史上的一件大事。自從李約瑟把它總結出來後，叫好的、反駁的、解釋的、拔高的論文或文章，數不勝數。」 江曉原教授的《關於四大發明的爭議和思考》稱，「四大發明通過李約瑟提倡之後，進入了我們的教科書。」
實際上，李約瑟是在1943年2月末才來中國的，蔣介石不可能在1942年接見他。早在李約瑟來華前， 「四大發明」 也已進入中國的教科書。因此以上這些說法都不確切。
「四大發明」 之說由來已久，它是由西方的 「三大發明」 演變而來的。
義大利數學家卡丹（J. Candan，1501—1576）最早指出，三大發明磁羅盤、印刷術和火藥是 「整個古代沒有能與之相匹敵的發明」。
1620年，培根（F. Bacon，1561—1626）在《新工具》一書中，進一步闡述： 「再明白不過地表現在古人所不知、較近才發現、而起源卻還曖昧不彰的三種發明上，那就是印刷、火藥和磁石。這三種發明已在世界範圍內使事物的所有面貌和情況都改變了。」
培根雖然對印刷、火藥和磁石和紙等重大發明都非常重視，卻不知道其來源。
到19世紀下半葉，情況有了改變。
麥都思（W. H. Medhurst，1796—1856）、艾約瑟（J.Edkins，1823—1905）、F.H.巴爾福（F.H. Baifour，1846～1909）、丁韙良（W. A. P. Martin，1827—1916）等來華傳教士或記者接觸到一手的文獻和實物資料，他們關注並探討了中國古代發明，將造紙術、印刷術、火藥和指南針等列為中國的重大發明。
傳教士麥都思仍採用「三大發明」說，只是明確了它們是中國的發明。
而艾約瑟在其1859年出版的《中國的宗教》一書中比較了中日兩國的文明，曾將四種發明並列，指出 「他們（日本）沒有如印刷術、造紙、指南針和火藥那樣值得誇耀的非凡發明與發現。」
稍後，記者出身的巴爾福提出了 「四種有價值的發現」 （four valuable discoveries）之說，這可視為 「四大發明」說的先聲。
艾約瑟1859年出版的《中國的宗教》書影
巴爾福的說法出現在其1876年出版《遠東漫遊》一書中。他在書中指出——
「我們西方人還從來沒有讚揚過中國人的發明天才。當我們回憶中國人享有發明火藥、印刷術以及在人類文明還不到兩千年的歷史時，中國人就擁有了水手使用的羅盤，這聽起來好像十分荒謬。當然我們可以授予他們應得的榮譽: 他們在四千年的歷史中，獲得了我們稱之為四種有價值發現的勝利。但我們必須考慮，而且不應該忘記什麼是更重要的東西，即這些發現是如何改進的，是否帶來了什麼長久的益處。」
1876年出版的《遠東漫遊》書影
今天英文的 「四大發明」，用的是 「Four Great Inventions」，最早是美國學者卡特（T.F. Carter，1882—1925）提出的。
卡特在1925年出版的《中國印刷術的發明和它的西傳》一書的序言中明確提出中國「四大發明」說——
「四大發明（Four Great Inventions）在文藝復興初期之歐洲的流播，對近代世界的形成起過重大作用。造紙和印刷術，為宗教改革鋪平了道路，使教育普及成為可能。火藥的使用，消除了封建制度，創立了國民軍制。指南針導致發現美洲，從而使世界全局代替歐洲一隅成為歷史的舞台。這四大發明以及其他的發明，大都源自於中國。」
《中國印刷術的發明和它的西傳》序言首頁
「四大發明」之說的流播，成為文化常識
中國學者通過卡特的著作了解了 「四大發明」說。
比如向達先生在1930年的《中學生》雜誌（第5期）上發表了《中國四大發明考之一（中國印刷術的起源）》一文，其中引用了卡特的這一說法。
1938年，卡特的著作被譯成中文，書名為《中國印刷術源流史》，由商務印書館出版。因造紙術和印刷術關係極為密切，後來二者又常常被合併為一項重大發明，成為「三大發明」之一。
比如1946年10月，英國學者李約瑟（J.T. M. Needham，1900—1995）在巴黎聯合國教科文組織的一次演講中說： 「中國人最偉大的三項發明無疑是造紙及印刷術、磁羅盤和黑火藥。」
在20 世紀30、40 年代中國，「三大發明」和「四大發明」的提法並行，「三大發明」為主。
1933年，陳登原所編纂的《陳氏高中本國史》明確提及了 「四大發明」——
「在近代中華民族似不曾對於世界有所貢獻。然而在過去，確曾建立不少的豐功偉業，即以『四大發明』而論，中國人不知道幫助了多少全人類的忙！紙與印刷，固為近代文明所必需的物件，即軍事上用的火藥，航海時用的羅針，何嘗效力稀小？然而這四者，都是在中國史上發現得最早呢！」
同時，西方學者對中國「四大發明」的認知也不斷增強。
李約瑟後來對中國科技史開展了系統研究。美國記者坦普爾（R.K. G. Temple）基於李約瑟的學術著作寫成科普著作《中國：發明與發現的國度》。李約瑟在為其作序時指出——
「弗朗西斯·培根認為，造紙術與印刷術、火藥和指南針這三項發明對於徹底改造近代世界並使之與古代及中世紀分開，比任何宗教信念、任何占星術的影響或任何征服者的成功所起的作用更大。但他把這些發明的起源看作是『模糊不清的，湮沒無聞的』，他至死也不知道所有這些都是中國的發明。我們已盡我們最大努力使這類世界紀錄恢復了本來面目。」
李約瑟雖用 「三大發明」 提法，但是包含了造紙術。
2009年，英國出版了《改變世界的1001項發明》（1001 Inventions That Changed The World）一書，主編查洛納（J. Challoner）在書的前言中介紹中國發明時稱： 「印度流域的許多重要發明並不為世界的其他國家所知曉，但是中國的發明享譽海外，尤其是『四大發明』（Four Great Inventions）：火藥、造紙術、指南針和印刷術。」
現在，「四大發明」 已成為專門名詞寫進了百科全書，寫進了各類教科書，使其成為也成為歷史文化的常識內容。但在內容界定上仍有不統一的地方。
比如《中國大百科全書》中 「四大發明」 的定性語為 「中國古代發明的指南針、造紙術、印刷術和火藥。」 其中印刷術包括雕版印刷術和活字印刷術。而高中歷史課本的相關介紹卻稱： 「火藥、指南針、造紙術和活字印刷術等四大發明是中國古代最有代表性的科學技術成就。」 其中並不包括雕版印刷術。
因此，對 「四大發明」 內涵存在不同的解釋。這樣，發生學術爭議也是正常的，甚至必然的。雕版印刷對西方不太重要，但對中國非常重要。「四大發明」 如不包括雕版印刷術，許多人肯定難以接受。
關於「四大發明」的學術爭議
學術爭議主要集中在兩個層面。一是發明年代問題，涉及到優先權。二是如何從整體上對四大發明重新認識和評價。
第一個層面的問題，首先看火藥的發明和傳播。江曉原教授認為，火藥發明權難以動搖，他的論證令人信服。
中國發明黑火藥史料可追溯到唐代，最早明確記載黑火藥配方的是宋代，這是一個沒有問題的基本事實。黑火藥由中國先傳入印度，再傳入阿拉伯，之後進入歐洲，在史料上均有跡可循。
另外，火藥究竟指的是 「黑火藥」 還是 「黃色炸藥」，有人認為黃色炸藥比黑火藥威力大得多，黑火藥威力有限，應該是黃色炸藥。但黃色炸藥到1885年才進入軍事用途，培根等讚譽火藥「在全球範圍內改變了事情的面貌和狀態」 「把騎士階層炸得粉碎」時，所指的無疑是黑火藥。
關於印刷術優先權問題，主要是韓國對雕版印刷術的發明權提出了挑戰，但他們還難以動搖中國的雕版印刷發明權，他們只在金屬活字的使用上的優先權獲得了國際認可。在活字印刷的原始發明上，畢昇要早於韓國。這方面江教授論證也是站得住腳的。
關於中國造紙術的優先權問題，江教授認為一些學者放寬了對紙的定義，如把 「灞橋紙」 也算進來，此舉帶來的後果，可能是中國在造紙上的發明優先權反而有可能喪失，是自尋煩惱。
但由於近些年來，考古工作者在甘肅、新疆等地，多次發現西漢 「紙」。特別是甘肅天水放馬灘出土的西漢文帝時期的紙質地圖殘片,表明當時的 「紙」 可供寫繪之用。這種紙用大麻纖維製成，比較粗糙。對這些西漢古 「紙」 的發現和進一步的研究，使研究者認為紙的發明年代可以上提早到西漢初期。他們認為這些出土 「紙」 雖然粗糙，但具備紙纖維素紙的特徵。
天水放馬灘西漢墓出土的紙質地圖殘片
除了文物的發現和研究外，傳統造紙工藝的研究也支持紙發明年代的上推。對出土西漢 「紙」 的檢測分析表明，其纖維類似於用傳統澆紙法造出的較粗糙的紙。
李曉岑教授認為，蔡倫採用的是比較先進的抄紙法，蔡侯紙質量更好。而蔡倫並非造紙術的原始發明者，是造紙術的重要革新者和傳播者。筆者認為，最新的研究雖然暫時還無法成為最後定論，但只會增強而不會動搖中國造紙術發明優先權。
目前爭議最大的是與指南針起源相關的司南問題。
早在1928年，歷史學家張蔭麟提出，東漢王充《論衡·是應篇》 「司南之杓，投之於地，其柢南指」中記載的 「司南」 可能是東漢最新發明的磁性指向器。而先秦文獻《韓非子 · 有度》： 「故先王立司南以端朝夕」，也被認為是磁性指向裝置。
王振鐸先生在20世紀40年代按照這一思路進行了復原研究，提出了「磁石勺—銅質地盤」的司南復原方案。王振鐸製成的多枚磁石勺大都也可以指南。但他用的磁石尚不是很好；在很長一段時間內，其他人未能重複實現。
此外，史料記載也過於簡略，因此也引起了很多質疑和爭議，並對 「司南」 提出了多種不同解釋。
江曉原教授認為，解決司南問題只有兩條路徑：要不 「發現一個古代司南實物，而且這個實物是天然磁石的，並且能夠指南」；要不 「用天然磁石複製出一個真正能夠指南的司南。既然目前還沒有這樣的實物和複製品，那麼司南迄今仍然只是一個神話。」
但最近對司南的復原研究有了新的進展，中科院自然科學史研究所黃興博士用天然磁石複製出多個真正能夠指南的 「司南」。
黃興收集到的天然磁石
黃興製作的磁石勺
黃興利用在河北省張家口市龍煙鐵礦區內找的天然磁石，仿照古代工藝製成的勺子，指向性非常好。通過對古地磁學的研究，黃興還發現在司南提出的戰國-秦漢時代地磁場水平分量的強度為現代的2倍左右，這為磁石指向提供了更好的外部環境。因此，這一問題仍值得進一步探討。
江曉原教授在7年前得到的結論是：「中國人四大發明的發明權，雖然遇到一點點挑戰，但基本上還是穩固的。對這四個偉大發明，我們仍然可以認為是中國人的驕傲。」 雖然爭議依然存在，這一結論無疑仍是成立的，而且得到了進一步研究成果的支持。
另一層面的問題是，「四大發明」 是否是中國最大的四項發明，或者是最具代表性的發明，這方面的爭議更大。
中國科技館新館建立時的替代方案是：絲綢、青銅、陶瓷、造紙印刷。江教授提出了A、B兩組替代方案。還有其他學者也提出了不同的「四大發明」替代方案。這樣的探討當然是可以的，但 「四大發明」 是歷史中形成的，新提出的替代方案能否得到普遍認可，也是值得懷疑的。
由「四大發明」引申出的思考
丁韙良在1901年出版的《漢學菁華》（The Lore of Cathay）一書中高度評價了中國的絲綢、陶瓷技藝和四大發明，但也指出： 「一個奇怪的事實就是，源於中國的技藝似乎需要經過移植才能夠獲得高度的發展。見證一下火藥、印刷術和航海羅盤在應用上所取得的巨大改進就可以證明這一點。」 即 「四大發明」 雖然誕生在中國，但其發揮更大作用的地方是西方，最大的受益者也不是中國人。究其原因，與社會、文化環境有很大關係。
發明創造需要一定的環境條件。重大發明的產生和改進與應用都須以良好的的社會環境、智力環境和文化環境為前提。
政治清明，科學昌明，教育健全、思想自由，學術獨立，創新得到鼓勵，發明創造方能不斷湧現，並在經濟發展中發揮其應有的作用。這次事件也從一個側面反映出我們仍然缺乏適合創新的環境條件。