前言
宋代是中国科技发展的一个黄金时期，“四大发明”中的火药、指南针与活字印刷术应用于世，造纸术也出现划时代变革，产生世界性影响。
唐宋时期士族阶层消亡，庶民阶层兴起，宋代文化主体下移，大量民间科学家活跃在历史舞台，为宋朝科技发展作出巨大贡献。宋代商品经济发展、市民文化繁荣，也促进了科学技术的进步。
讨论宋代科技成就的历史地位，一是要把宋代与其他时代进行比较，与前面的时代比，与后面的时代比，看它是进步、退步还是停滞不前；二是要把它放到全世界的更大空间上去衡量，看不同时期中国在世界科技史上所处的位置。
其实，宋代的科技成就，在不同科技领域的表现是有所不同的。比如，中国的畜牧养殖技术在唐以前已经成熟，到宋以后就没什么进步了。有些技术，如铜镜的制造，宋代较之前代反而倒退。
在有些科技领域，宋代则处于历史的顶峰，不但远超汉唐，也胜过明清。如水利技术，“自隋初（５８１）至北宋末（１１２７）５４７年间是中国古代水利最发达的时期”，“唐宋水利技术超过前代，元明清等朝反而有不少技术倒退落后”。
当然，科学技术的进步有赖于前期知识的积累，一般来说，后一时代总要超越前一时代。比如，宋代的“神舟”虽然巨大，但总不如郑和的“宝船”。宋代发明了水转大纺车，但明清的纺车更先进。但是，如果在某些领域能有一些突破的变革，它的意义也是非常大的。
宋朝正是这样一个发生变革的时代，它在影响经济发展的农业技术与影响文化发展的造纸技术等关键领域出现了突破性变革，影响了中国科技史的走向；特别是指南针、火药与印刷术“三大发明”在宋代完成，更深刻影响了世界历史。下文即从世界与中国两个角度进行讨论，并分析宋代科技进步的历史原因。
宋代出现很多技术改进，出现很多新发明，开启了一个崭新的时代，深刻影响了中国和世界，其中最有影响的无疑是“三大发明”。
近代以来，西方不断有学者阐述中国三大发明火药、指南针、印刷术的世界性影响，其中最有代表性的自然是马克思在《机械、自然力和科学的应用》中的话。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，而印刷术则变成了新教的工具，总的来说变成了科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”这三大发明都在宋代完成。
指南针。中国人早在战国时代就已经发现了磁体的指极性，并用它制成“司南”来辨别方向。到宋代时，人们对磁体指极性的应用更进一步，北宋初年，《武经总要》中介绍了一种宋军中配备的“指南鱼”，就是将薄铁叶剪成鱼形，使其磁化，用来在阴天和黑夜判断行军方向。
沈括发现地磁偏角现象，指出地点不同偏角的大小也不同。这一发现比１４９２年哥伦布横渡大西洋时的同一发现早４个世纪。沈括还在《梦溪笔谈》中记载了当时指南针的使用情况和磁针的几种使用方法并比较其优劣。成书于北宋后期的《萍洲可谈》《宣和奉使高丽图经》等文献记载指南针已用于航海的情况。１２世纪船用磁罗经传入阿拉伯，又经阿拉伯传入欧洲。
火药。火药是由硝石、硫黄和含碳物质经过均匀搅拌而成的混合物。三者混合燃烧时会出现燃爆现象。早在汉朝，火药的主要成份硝石、硫黄已被人们当作药物使用。
魏晋、隋唐时期，炼丹家在实践中已经发现了硝石、硫黄和木炭等混合物的燃烧性能，并采用“伏火法”炼丹。火药武器在唐末已用于实战。北宋时开封设置火药作坊，“火药”一词也正式问世。北宋中期问世的军事著作《武经总要》在守城器械部分内容中，列举了引火毬、火药鞭箭、霹雳火球等多种火器，并记载了蒺藜火球等火器的火药配方。
这是世界上最早的火药配方。南宋初，陈规等人在德安城守战中研制成长竹竿火枪２０余支。这种火枪是最早的管形火器。火药武器在南宋广泛用于军中，并产生巨大威力。
周密在《癸辛杂识》中记载火药库失事造成的惨状：“赵南仲丞相溧阳私第常作圈，豢四虎于火药库之侧。一日，焙药火作，众炮儵发，声如震霆，地动屋倾，四虎悉毙，时盛传以为骇异。至元庚辰岁，维扬炮库之变为尤酷。
盖初焉，制造皆南人，囊橐为奸，遂尽易北人，而不谙药性。碾硫之际，光焰儵起，既而延燎，火枪奋起，迅如惊蛇，方视以为笑。未几，透入炮房，诸炮并发，大声如山崩海啸，倾城骇恐，以为急兵至矣，仓皇莫知所为。远至百里外，屋瓦皆震，号火四举，诸军皆戒严，纷扰凡一昼夜。１３世纪，随着蒙古西征军，中国火药传入阿拉伯和欧洲。
印刷术。中国在唐代已经出现雕版印刷，多用于民间印刷佛像、经咒、发愿文以及历书等。沈括在《梦溪笔谈》中记载，北宋庆历年间，毕昇发明了用胶泥制的活字印刷术。方法是用胶泥刻字，每字一印，经火烧硬而成泥活字，并用它们在两块铁板上交替排版、印刷。沈括称此法“若印数十百千本，则极为神速”。
毕升的活字印刷术，比欧洲早四百年。南宋时，周必大说自己曾“用沈存中法，用胶泥铜版，移换摹印”自己的著作《玉堂杂记》，赠送友人。此后元、明、清诸朝，都有活字印刷的记载，清代更是用金属活字印刷《古今图书集成》这样的巨著。
中国活字印刷在实际应用上并未像雕版印刷那样普及，但它在世界文明史上仍具有开创性意义。印刷术的发明，不但极大地改进了知识传播的速度，也节约了书籍存储的空间。在印刷术发明之前，中国书籍主要采用卷轴装，印刷术发明之后，册页装成为书的主要形式。
除“三大发明”，宋代还有其他很多发明处于当时世界科技的巅峰，如苏颂、韩公廉等人研制了当时世界上最先进的天文钟———水运仪象台；航海技术上，除指南针之外，宋代的造船技术上也出现很多创新成就：船坞使用滑道下水法；造船时先造船模，再按比例放大造船；附有小船、可升降舵、密封隔舱的万石船；船头包铁皮、横尖锥的破冰船；为增加粮食载运量和提高结构强度而建造的对槽船，是当今分节驳船的雏型。
科学技术不同于其他文化形态。其他文化形态，如汉学与宋学，唐诗与宋词，往往难较高下。科学技术则不然，它的每一项进步都是确定的。纵观各个时代的科技水平，一般来说，后一时代总要超越前一时代。
宋元的科技水平超越了汉唐，明清的科技水平又超越了宋元。但到明清时，中国科技相对于欧洲的突飞猛进而显得“衰落”了，宋代的科技成就却代表了当时世界的最高水平。从这个意义上讲，宋代科技确实是中国科技史上的一座高峰。
宋代是一个变革的时代，这种变革体现到宋代经济、社会、文化的各个领域。在各种变革中，商品经济的发展、文化主体的下移与对外贸易扩大是宋代科技进步的主要原因。
商品经济对科技发展的刺激作用前所未有从唐代中后期开始，城市的交易场所不再局限于原先“市”的限制，商行店铺临街而立；在城市之外，一些自发的交易场所———草市集镇也普遍兴起。交易场所的扩大改变了人们的生活方式。
随着农业、手工业生产的发展，全社会用于交易的商品数量急剧增加。国家征收的赋税中货币比重不断扩大，加上募兵制与募役制推行（实际上是劳动力的货币化），全社会对货币的需求急剧增加。唐代中期以后，中国开始出现“钱荒”，至宋益甚。
宋代的货币制度的复杂前所未有。铜钱仍是最主要的货币形态，纸币也开始大规模印行，铁钱、夹锡钱也被大量铸造，还出现“当五钱”“当十钱”等名目。同时，金银与丝织品在一定程度上扮演货币角色。这种币制的复杂状况，正反映了货币需求与商品数量不相适应的状况。
纸币的印行也促进了造纸与印刷技术的进步。随着商品经济的发展，以盐为代表的特殊商品在国民经济生活中的重要性进一步提高。盐是人们生活必需品，但它不像粮食、纺织品那样可以自足自给，常由政府专营，成为国家调控经济的重要手段。
这刺激了制盐业的发展与采盐技术的进步。宋代三大盐种，海盐、池盐与井盐，在制造技术上都出现较大革新。海盐，唐宋以前为淋卤煎盐，宋以后出现淋卤晒盐。四川井盐，出现卓筒井和顿钻技术。河东解池发明了种盐法。
商品经济的发展也改变了政府管理体制，理财在政府管理体系中的作用不断加强。在宋以前，中国的改革大多围绕社会问题进行，在宋之后，中国改革大多围绕财政问题进行，如宋之王安石变法、明之张居正改革等等，莫不如此。
财政问题不但影响政局变易，甚至影响国家兴亡。宋代文化中处处体现着一种求新求变的精神，这种精神在宋代文化的各个领域都有明显表现。宋人在政治上不务因循而有一次次的变法与改革，在学术上疑经求变而有新儒学的诞生，在文学上追求创新而有古诗文的革新，甚至在书画艺术上也表现出明显不同于唐代文化的特点。
这种勇于探索、善于创新的精神同样也是宋代科技进步的内在动因。在我们追求科技创新的今天，这种精神尤其值得学习和借鉴。细究宋代科技进步的社会原因，主要还是由于唐宋社会变革，士族消亡，庶民阶层兴起，商品经济发展，文化主体下移，有更多的人加入到科学的研究和实践。
宋朝政府在很大程度上顺应了这种社会变革，在军事上重视新技术的应用，在农业上重视新品种的推广，在医学上勤于医方的编撰与传播，让科技成果惠及更多百姓，这些善政到今天仍值得我们效法。