对于科学史家来说，唐代却不如后来宋代那么有意义。
这两个朝代的气氛完全不同。唐代是人文主义的，而宋代则较重于科学技术方面······每当人们在中国的文献中查考任何一种具体的科技史料时，往往会发现它的主焦点就在宋代。不管在应用科学方面或在纯粹科学方面都是如此。
中国旧时的历史学家，他们在研究历史时，往往把注意力过多地集中在政治方面，以为经济属较次要的地位，而能够重视文化的人就更少了，至于能考察历史上科学技术进步者，则实属凤毛麟角。这当然与中国传统文化的特点有关。
实际上，今天许多人都知道，科学技术不仅属于社会生产力的一个主要组成部分，而且从人类认知能力方面来看，科学技术又属于人类文化中的一个主要组成部分。因此，科学技术的进步，必然会给历史进程以深刻的影响。马克思在《资本论》中曾指出：“
工艺学会把人对自然的能动关系，人类生活的直接生产过程暴露出来，因此也会把人类社会生活关系及从此生出的思想观念的直接生产过程暴露出来。
”
中国自隋唐至两宋这近600多年间，就科学技术而言，真正发达的时期是在两宋而不在隋唐。相比较言，隋唐时期的人文文化堪称发达，而科学文化却黯然失色，人文与科技之间处在一个不平衡的状态之中。
但在两宋时期，这两方面则处在一个比较平衡的状态中。《中国科学技术史》作者、英国著名的汉学家李约瑟博士曾对此作过比较，他认为：“对于科学史家来说，唐代却不如后来宋代那么有意义。这两个朝代的气氛完全不同。唐代是人文主义的，而宋代则较重于科学技术方面。······每当人们在中国的文献中察考任何一种具体的科技史料时，往往会发现它的主焦点就在宋代。不管在应用科学方面或在纯粹科学方面都是如此。”应该承认，李约瑟的结论大致是符合当时历史实际的。
两宋时期，在整个社会经济、文化全面发展的推动之下，科学技术也得到了长足的进步。两宋的科技成就，不仅成为我国古代科学技术史上的一个高峰，而且在当时的世界范围内也居于领先地位。
别的且不说，就对整个人类文明发展产生重大而深远影响的我国古代四大发明，其中的三项－活字印刷、火药、指南针，就是在两宋时期完成或开始应用的。谈起印刷术、火药、指南针这三大发明，我们首先想引用两位中外大哲的看法。英国哲学家弗朗西斯·培根曾说过：
这三种发明将全世界事物的面貌和状态都改变了，从而又产生无数的变化。印刷术在文学，火药在战争，指南针在航海。
历史上没有任何帝国、宗教或显赫人物，能比这三大发明对人类的事物有更大的影响力。我们现在很清楚地知道发明是来自中国的。
至于中国的大哲，我们想引一些反话，因为批评往往比表扬更有价值。鲁迅先生曾以调侃的语气说过：
指南针在外国是用来航海的，在中国则用来相风水；火药在外国是用来做炸药、火器的，在中国则用来做烟花、爆竹；印刷术在外国是用来印科学文化书籍的，在中国则用来印《太上感应篇》之类的书籍。
鲁迅先生的这番话曾被不少人用来说明这些伟大的发明在自己家乡的悲惨命运。实际究竟如何呢？在我们看来，
首先，鲁迅先生说的是大实话；其次，鲁迅先生说的又是气话。他主要是针对他所处的那个时代而发的，也可以说是针对明清以来中国科学技术落后的现状而发的议论，这其中，含有很大成分的是“恨铁不成钢”“怒其不争”的意味。
我们从历史的事实来看，这些发明对推动历史演进的作用还是显而易见的，至少在两宋时期是如此。
先来看印刷术。印刷术究竟是什么时候发明的，学术界历来有不同的说法，如“汉朝说”“东晋说”“六朝说”“隋朝说”“唐朝说”“五代说”“北宋说”等，但能被比较多的人接受的是“唐朝说”。
不过，就是“唐代说”也有许多分歧，有人认为是初唐，即公元7世纪到8世纪初就出现了雕版印刷技术；也有人则认为，这一技术出现在中唐、晚唐。目前所知现存世界上最早的印刷品，是在韩国发现的8世纪初的唐印本《无垢净光大陀罗尼经》。
雕版印刷技术从晚唐至北宋初有了很大的发展，现存英国伦敦的唐懿宗咸通九年（868年）王玠造《金刚经》，其雕版印刷技术已相当精美，卷首有扉画，刀法纯熟，印刷十分清晰。
五代、北宋初，我国的雕版印刷技术在四川地区最为发达，后蜀时曾刻印《文选》和儒家的“九经”，北宋初也在那里刻印5000多卷的佛教《大藏经》（《开宝藏》，系我国首出的刊刻《大藏经》），和太宗时编的《太平广记》等。
但是，雕版印刷技术有一个最大的缺陷，那就是每印一页就须刻一块板，费时费力费材料。尤其是遇到大部头的书籍，仅雕版就需大量时间，还要占用许多房屋来存放书版。而且，一般都是一次性使用，再版的机会很少，所以很浪费。因此，到了雕版印刷技术相当发达的北宋中期，就出现了活字印刷的尝试，据沈括《梦溪笔谈》卷十八中记载：
庆历中有布衣毕昇又为活板。其法用胶泥刻字。薄如钱唇，每字为一印，火烧令坚。先设一铁板，其上以松脂蜡和纸灰之类冒之。欲印，则以一铁范置铁板上，乃密布字印，满铁范为一板，持就火炀之，药稍熔，则以一平板按其面，则字平如砥。若止印三二本未为简易，若印数十百千本，则极为神速。常作二铁板，一板印刷，一已自布字，此印者才毕，则第二板已具，更互用之，瞬息可 就。每一字皆有数印，如“之”“也”等字，每字有二十余印，以备一板内有重复者。
毕昇用火烧硬的胶泥活字印，一个个胶着排列在铁板上印书，虽然非常原始简单，但却与现代通行的铅字排印的原理是一样的。毕昇发明的这套宝贵的印刷工具，后来为沈括的侄辈获得，但可惜的是，这些人只把它当作古董一样收藏起来，并没有把这一技术发扬光大。毕昇应该说是世界印刷史上发明活字印刷的开山人物，他比欧洲最先用活字印《圣经》的德国人谷腾堡早了400年。
但当时的统治者对这种发明漠不关心，所以史书上根本不记载这件事，只是沈括知道此事的重要性，所以把它记录了下来。但就是沈括的记载，关于毕昇的事迹也相当模糊，甚至连其籍贯也没有交代，引起后世许多的猜测与争议。
毕昇的发明虽有记录，但其所印书籍未能传世。不过他的思路、方法对后世的影响十分重大，以后逐渐出现陶活字、锡活字和铅活字，都是毕昇发明的延续和完善。
目前所知，宋代以泥活字印书最可信者，是南宋时周必大于公元1193年（宋光宗绍熙四年）所印自著的《玉堂杂记》。到元代初期，王祯发明了轮盘拣字盘，说明活字印刷已经流行开来了。
印刷技术的提高，对宋代的历史产生了重大的影响。两宋书籍和读书人比前代多出许多，这固然与宋朝统治者的“右文”政策有关，但印刷术（还应包括造纸术）这一物质基础却是不能忽视的。在中国上古的竹简木牍时代，书是十分稀罕的东西，这其中原因很多，但很重要的一点是“力不能传写”。
如用竹简来书写，每简只能容纳40个字，一部《左传》，如用竹简来写，就要4500多枚简。汉武帝时的东方朔上书，用了3000枚木牍，由两名大力士抬进宫去，汉武帝花了两个月的时间才读完，可计算下来不过12万字左右。所以，当时一个人读了几本书就算很了不起了。庄子形容惠施的学问曰：“惠施多方，学富五车”，实际上“五车”书在今天看来，最多装满一书包而已。
两汉开始，经学成为正宗的学问，那些士家大族的门阀之所以能垄断文化，最主要的一点就在于他们拥有经书，以后逐渐成为“累世经学”的文化世家和官宦世家，形成了所谓的“家学渊源”，这一情形可以说一直延续到隋唐时期。
所以，印刷术的出现和不断完善，对文化普及的作用是决不能低估的，它是打破中世纪贵族垄断文化的最重要和最直接的物质手段之一。
第二来看火药。中国是火药和火器的故乡，最早的火药，是那些追求长生不死的道士们在炼制丹药时，无意之中配制出来的，所以它的名称就与“药”相连。由于这种“药”容易起火，故称“火药”。
当然，既名之为“药”，它也有治病的功效，如辟湿气、治疮癣、治瘟疫等。但火药的功能，主要还在于它的燃烧和爆炸方面，即从鞭炮、烟花直到军事用途。
关于火药的发明，学术界也有多种说法。但一般认为，在唐代道教书籍《真元妙道要略》一书中，对火药的性能已经有了清晰的描述：当时的道士在硫磺伏火的实验中，认识到点燃硝石、硫磺、木炭的混合物，会产生剧烈的燃烧，他们还掌握了控制反应速度的手段，即懂得了如何控制爆炸。
把火药应用于战争即制造火器，大约是在唐宋之交。
据说，公元904年，杨行密的军队围攻江西南昌时用了“飞火”，即把火药团点燃引信后用箭射出去。公元1000年，有个名叫唐福的人，制造出“火箭”“火球”“火蒺藜”等献给宋廷。在北宋中期曾公亮的《武经总要》中，记录了当时人们已经掌握了三种火药武器－“药烟球”“蒺藜火球”和“火炮”。
宋代的民族矛盾尖锐，战争时常发生，这促进了火药武器的发展，并使人们进一步认识到如何利用火药的爆炸性能。
北宋末年，人们制造出了“霹雳炮”“震天雷”等爆炸力较强的武器。公元1126年，李纲就是用“霹雳炮”击退了金兵对汴京城的围攻。至于“震天雷”，则是一种铁火炮，其威力很大，据《金史》卷一一三记载：“火药发作，声如雷震，热力达半亩之上，人与牛皮皆碎迸无迹，甲铁皆透。”特别值得一提的是，在宋代已有管形火器出现。
公元1132年，陈规守德安时用“长竹竿火枪二十余条”（《德安守御录》）。公元1259年，寿春府“造突火枪，以巨竹为筒，内安子窠，如烧放，焰绝，然后子窠发出，如炮声，远闻百五十余步”。（《宋史》卷一九七）。
到元代时，就有了铜铸的火铳，中国历史博物馆珍藏的元朝至顺三年（1332年）铜火铳，是已发现的世界上最古老的铜炮。以上所提到的管状火器，也就是近代枪炮的最直接的前身。
在我国，火药除用于武器制造外，还应用于娱乐方面，主要就是烟花、爆竹、流星这些游艺。
这方面也以两宋的记载为早。如《东京梦华录》中就提到在皇宫中放爆仗和烟火。《梦粱录》在这方面记载的更详细：“十二月有卖爆仗、成架烟火之类。”一直到解放前夕，我国民间还有在一二丈高的木架上施放的烟火。这种烟火与我们今天施放到空中的烟花不同，其时间可长达二三小时，其间可以出现各色灯火、流星、爆仗等，有时还有重重帷幕降下，出现亭台楼阁、飞禽走兽等 布景。
火药和火器后来是通过蒙古大军先传到了阿拉伯地区，以后又传到了欧洲。而其真正的作用就是在那里产生的，即如马克思所说的：“火药把骑士阶层炸得粉碎”，首先是意大利的佛罗伦萨这个欧洲文艺复兴的策源地，以后英、法、德诸国，相继都开始了资本主义的历史过程。又过了几百年，就是这些西方人，用中国人发明的火药来侵略中国了。
第三就要说指南针了。中国人很早就发现了物质的磁性，《管子·地数》中记载：“
上有慈石者，下有铜金。
”当时把磁石叫作“慈石”，取如父母慈祥地抚摸儿女之意。正因为很早就对磁性有了认识，所以，指南针在我国的发明时间也较早，战国时期韩非子说过：“先王立司南以端朝夕。”
“端朝夕”就是正四方的意思。“司南”大概可认为是指南针的老祖宗了。这以后，在两汉、六朝、隋唐的典籍中，都有关于“司南”的记载。但是，这些记载均未涉及人工磁化的问题，所以一般推测，当时的“司南”都以天然磁石为之。
在宋代，关于人工磁化的问题被解决了。《武经总要》前集卷十五中记载了制造“指南鱼”的内容：“
以薄铁叶剪裁，长二寸，阔五分，首尾锐如鱼形，置炭火中烧之，候通赤，以铁钤钤鱼首出火，以尾正对子位（正北），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，其首常南向午也。
”这里所说的加热至通红，并沿南北方向放置铁片，是利用淬火相变和地球磁场的磁化作用，来提高磁性增加矫顽力。
但是，这种磁化法获取的磁性还是较小，加之由于放在水中，稍有振荡即无法使用，所以其实用价值还不高。于是，不久又有了更新的东西出现－“指南针”。
沈括在其《梦溪笔谈》卷二十四“杂志一”中记载：当时有人以磁石磨铁针，这种磁化方法比利用地磁场淬火磁化不仅简便，而且磁化效果也好。另外，以针代片，不仅减少了退磁的麻烦，也提高了指向的精度。
沈括曾实验过四种制造“指南针”的方法：把磁针横贯灯芯浮在水上、架在碗沿上、架在指甲上和用缕线悬挂起来，比较的结果，是“线悬”最有实用价值。特别值得一提的是，沈括还发现指南针“常微偏东，不全南”，也就是说，他发现了地磁偏角（即地磁子午线与地理子午线不重合，存在一个夹角）。
据推算，当时沈括居住的长江中下游地区磁偏角仅三至四度，沈括能发现这个微小的偏角，很了不起。
以后，在南宋陈元靓的《事林广记》一书中，还介绍了当时民间流行很广的另外两种指南针装置，即木刻的指南鱼和指南龟。前者是把一块天然磁石塞进木鱼的腹中，让木鱼浮在水上指南；后者的原理与此相仿，它是在木龟的腹部下方挖一小穴，然后将它安装在竹钉上，使它能自由地旋转，当其静止的时候，就是南北指向。这后一种方法实际就是后来罗盘的先声，当然它还必须与方位盘配合起来。
有关罗盘的最早记载，目前所知是在南宋，南宋曾三异在其《因话录》中将其称之为“罗经盘”。这种罗盘已经应用磁偏角的知识了，在方向盘的二十四向中，不仅有子午针（以磁针确定地磁南北极方向），还有子午丙壬的缝针（以日影确定的地理南北极方向），二者之间的夹角就是磁偏角。
把指南针与方位盘连为一体，根据指南针在方位盘上的位置做出精确的定向，这是指南针发展史上的一大飞跃。它发明以后，被广泛地运用于军事、生产、日常生活、地形测量等方面，而应用最广、作用最大的无疑当推航海。
秦汉时期，我国虽已经与朝鲜、日本等有了海上往来，到隋唐时更与阿拉伯各国开展了海上贸易活动。但当时都还只能靠日月星辰来确定航向，如一旦遇到天气阴晦，便会束手无策，往往还要停船待晴。这种状况至少在唐代还是如此。
但从两宋开始，这一情况得到了很大的改善。
尤其是南宋时期，我国的海上交通得到迅速发展。南宋时期，福建的泉州、浙江的宁波、温州等地的航海业与造船业都相当发达。南宋的官方或民间，常常有庞大的船队往返于南太平洋和印度洋上，所以有“海上丝绸之路”之称，这不能不说与当时指南针技术的运用有很大关系。
成书于北宋末年（1119年）的朱或《萍洲可谈》卷二中明确记载：“
舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦则观指南针。
”二十几年后的徐兢《宣和奉使高丽图经》中也有类似的记载：“唯视星斗前迈，若晦冥则用指南浮针，以揆南北。”由此来看，当时主要还是依靠日月星辰来导航，只是在特殊天气下才使用指南针，这说明指南针的使用还处在早期阶段。但到了南宋末和元初，人们已经不论阴晴都用指南针来导航了。
指南针的运用，使人们获得了全天候航行的能力，人类开始进入在茫茫大海上自由航行的新时代。从此，陆续开辟出了许多新的航线，缩短了航程
正是依靠指南针，才会出现明代的郑和七次下西洋及以后的哥伦布发现新大陆、麦哲伦环球航行。而我国的指南针大致也在元朝时由海路传到了阿拉伯，然后再传入欧洲。
在我们讲到两宋科学技术时，常常提到沈括及他的《梦溪笔谈》。沈括是我国古代著名的科学家，被李约瑟博士誉为“中国整部科学史中最卓越的人物”，而他的《梦溪笔谈》则是“中国科学史上的坐标”（《中国科学技术史》第一卷）。
沈括，字存中，钱塘人。青少年时代曾随做地方官的父亲（沈周）游历过四川、福建、河南、江苏等地。24岁开始参加一些地方的行政工作。33岁考中进士，入昭文馆参加编校图书的工作。他积极参与了王安石的变法，后因西夏战事不利而被贬官。晚年闲居润州，筑室名“梦溪园”，从事著述，直至 病故。
沈括才华横溢，于学无所不窥。《宋史·沈括传》中说他“博学善文，于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算，无所不通，皆有所论著”，这是实事求是的评价。沈括的著作，据《宋史·艺文志》所录多达22种，但亡佚颇多，今存仅《梦溪笔谈》二十六卷、《补笔谈》三卷、《续笔谈》一卷，《苏沈良方》十五卷，《孟子解》一卷，《长兴集》十九卷，《图画歌》 一卷等。
《梦溪笔谈》是沈括晚年定居镇江，在“梦溪园”中将其一生的研究心得和所见所闻，以笔记的体裁写下的著作。此书的内容十分丰富，范围也甚广，涉及政治、经济、文化、科学技术，共有600余条。其中关于科学技术的内容占了三分之一，具体涉及数学、天文、历法、地质、气象、地理、物理、化学、生物、农业、水利、建筑、医学、药物学、动植物等方方面面，可谓是一部当时科学技术的百科全书。
在天文学方面，沈括曾主持司天监工作，力主在实测日、月、五星行度的基础上改进历法。他对五星运行轨迹和陨石坠落的情景，均做过翔实而生动的描述。
为测验北极星与北极的真实距离，他设计出了能使北极星保持在视场之内的窥管，连续3个月，每晚观测3次，画出了200多幅图，得出北极星与北极的距离为3度略多的较科学的结论。
他花了十多年的时间对“晷漏”（古代测日影以定时刻的仪器）进行观测研究，写成了《熙宁晷漏》这部著作，第一次推导出冬至日与夏至日的时间长度。
此外，沈括还提出了在当时来说相当科学的历法、用实验方法演示月亮盈亏的现象等等。
在地质学方面，沈括曾对浙江的雁荡山、河北的太行山、陕西的延州等地进行了实地调查，提出了地形受流水侵蚀作用的理论。他曾明确指出，华北平原是由黄河等许多河流挟带大量泥沙冲积而成的，这是对冲积平原成因的最早的科学解释。他对古生物、地史、化石、地下水、矿物和矿床，特别是石油，都有重要的论述，其中关于石油性能、用途的记载，历来受到科学界的重视。
在物理学方面，沈括研究声学中的共振现象；研究光的直线传播、小孔成像、各种反光镜的成像、虹的成因；在磁学研究方面，他提出了地磁偏角的理论；在数学方面，沈括创造了“隙积术”和“会圆术”，前者是求有空隙的堆积体的体积，是高级等差级数求和问题的基础；后者是我国数学史上第一个由弦和矢的长度来求弧长的近似公式。
在地理学方面，沈括第一次采用二十四至的表示方法来绘制地图，打破了前人的八至方法，从而使地图的准确性有了很大的提高。
在药物学方面，沈括根据实物，对药物的名称做了大量证同辨异的工作，修正了前人的一些错误；他编撰的《苏沈良方》，在中国药学史上有相当的地位。此外，沈括在农业、水利等方面亦有不少建树，这里就不一一列举了。
沈括之所以能够做出如此多的贡献，这与他的思想方法有着密切的关系。沈括具有朴素唯物主义的思想，他肯定物质及其规律的客观可知性，敢于冲破传统观念的束缚，强调实地调查和科学实验与实践，并能够尊重广大劳动人民的聪明才智。
而这一点，也与当时思想界比较开放自由有一定的关系。所以，在两宋时期，许多哲学家，如张载、程颢、程颐、邵雍、朱熹等等，都比较重视自然科学的研究和发展。沈括只是其中更偏重于自然科学方面的一个学者罢了。两宋时期的科学技术成就，决不仅仅是三大发明、沈括及其《梦溪笔谈》。
在天文学方面，北宋时期，从公元1010年至1106年的近百年间，进行过5次大规模的恒星位置观测工作。1010年，韩显符新制浑仪，观测“外官星位去斗、极度数”，这次测量以冬至点为起量点，所得数据为赤经，与传统的二十八宿距星为标准而测得示经差的方法是不同的。
1034年，韩显符在杨惟德编撰《景祐乾象新书》时，做了第二次观测，在《宋史·天文志》中保存了这次测定二十八宿距星的成果。1049-1053年，周琮、于渊、舒易简等人铸铜仪，对周天星官做第三次观测，它包括了345个官距星的入宿和去极度。
1078-1085年间的第四次观测，其结果由黄裳绘制成星图。1247年左右由王致远按黄裳原图刻石，这就是闻名世界的苏州石刻“天文图”。1102-1106年，姚舜辅等人又进行了第五次观测，这是最精确的一次。观测的结果见姚舜辅的“纪元历”，其度数给出了度以下的少（1/4）、半（1/2）、太（3/4）等值。
其中，二十八宿距度误差绝对值平均仅有0.15度。得出如此精确的数据，在当时的条件下是很不容易的。沿用了300多年的唐代僧一行的观测数据，至此才为新的观测结果所取代。应该特别指出的是，僧一行虽从实测中发现了二十八宿距度古今不同，但未提出说明，而姚舜辅则明确提出了这些距度从古至今一直在变化，因而得出各个时代的“天道”是各不相同的。
这既可谓科学的观测，亦可谓科学的论述。此外，在天文学与机械制造方面，差不多与沈括同时，北宋的苏颂有一部名著《新仪象法要》，其中记载了世界上首创的水动天文钟－“水运仪象台”，这也是一项了不起的创造。
在数学方面，两宋时期在中国古代以筹算为主要计算工具的传统数学的发展过程中，可谓是一个登峰造极的阶段，在许多方面都取得了极其辉煌的成就，这些成就都远远超过了同时代的欧洲。如高次方程的数值解法要比西方早了近800年，多元高次方程组解法和一次同余式的解法要早500余年，高次有限差分法要早400余年等等。贾宪、秦九韶、杨辉等数学家，也堪称中国数学发展史上的杰出代表。
