◆古代科技的高峰——宋辽夏金元时期
★火药和火药武器
宋元时期，火药的配方已经脱离了初始阶段，各种药物成分有了比较合理的定量配比，并且在军事上得到实际应用，火药和火器制造开始成为军事手工业的一个重要部门。
古代火攻，起初多用油脂草艾之类，到两宋时期，火攻器械有了巨大的发展。火药武器的大量使用，推动了火药的研究和配方的改进。除炼丹家外，更有许多军事方面的专门人士加入了研究者的行列。曾公亮等在1040—1044年编著的《武经总要》中，记录了3个火药方子。
宋元时期的许多史笈都有关于火炮的记载，其形制各不相同。北宋末年，在抗金战争中发明了“霹雳炮” “震天雷”等杀伤力较大的火炮。这些火炮，不管是中小型或巨型，不管是纸制、陶制或铁制，看来都还不是用火药放射的火炮，估计多半还是用埋藏、放置，或用抛石机投射引爆的地雷、炸药包、炸弹一类火器。
特别值得一提的是管形火器的出现。1132年，陈规守德安时用“长竹竿火枪二十余条”；李曾伯也提到火枪——“如火箭则九十五只，火枪则止有一百五筒”。
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”。到元代已经出现铜铸火铳，称“铜将军”。中国历史博物馆珍藏的元至顺三年(1332年)铜火铳是已发现的世界上最古老的铜炮。这些都是以火药为推动力的新式火器，枪筒已由竹制发展到铜制，更为坚固耐用。 ，
用抛石机发射的火炮，由于木杆摇晃，准确度较差。而管形火器由于枪管子对子弹的约束力，造就了一个较为稳定的管内弹道，这也大大增加了管外弹道的稳定性，从而使射击的准确性大为提高。所以管形火器的出现在兵器发展史上是一个重大的突破。它为近代枪炮的不断发展奠定了初步基础。
★指南针
航海事业的发展，需要有较好的指向仪器。经过长期的实践与反复的试验，到宋代，人们在人工磁化方法和使用磁针的方法两个方面的探索取得了重大的进展，这导致了指南针的发明和广泛的应用。
在《武经总要》前集卷15中，载有制指南针的方法，从现代的知识看，这是一种利用强大地磁场的作用使铁片磁化的方法。人工磁化方法的发明，在磁学和地磁学的发展史上是一件大事。
指南针一经发明，很快就被应用于航海。早在宋代对此已有明确记载。到元代，不论昼夜阴晴，船上都用指南针导航了。
与相此应，还出现了某些以罗盘(指南浮针)指示海路航线的著作。这表明了指南针在航海中的重要性更加显著了，同时，又是指南针的制作技术和使用技巧臻于成熟的反映。
指南针的应用，使人们获得了全天候航行的能力，人类才第一次得到了在茫茫大海上航行的自由。指南针的发明和应用是我国人民对人类的重大贡献之一。
★活字印刷术
雕版印刷虽然一版能印制几百部甚至几千部书，但很费工时，大部头书往往要花费几年时间，存放版片又要占用很大地方。印量少又不重印的书，版片使用后成了废物，人力、物力和时间都造成了浪费。
就在雕版印刷发展趋于鼎盛的时期，我国古代印刷技术出现了重大的突破。据《梦溪笔谈》卷18记载，宋仁宗庆历年间(1041—1048年)，平民毕升创造了活字印刷术。它既能节省费用，又能缩短时间，非常经济和方便，不仅在我国，就是在世界印刷技术史上，也是一项伟大的创举。它的影响是十分深远的。
毕升活字印刷术的基本原理，与近现代盛行的铅字排印方法完全相同。用胶泥制成泥活字，一粒胶泥刻一字，用火烧使之变硬。事先准备好一块铁板，将松香、蜡以及纸灰等混合在一起放在铁板上。铁板上再放一铁框，在铁框里排满泥活字，排满一框后即放在火上加热，松香、蜡、纸灰遇热融化，冷却后便将一板泥活字都粘在一起。再用一块平板将泥字压平。一版印完，将铁板放在火上加热，松香和蜡融化后，即可取下泥活字，以备再用。为了提高效率，将两块铁板交替使用，一板印刷，另一板排字。第一板印完，第二板又已排好，印刷速度相当快。同时准备好几套泥活字，可以重复使用。最常用的如“之”“也”等字往往各有二十几个，可以保证一板当中不至于缺字。至于偏僻字和生冷字，则可临时刻写，烧成后马上就能使用。毕升并曾试用木材制成活字，发现木材的纹理疏密不匀，沾水以后，高低不平，又易于和药物粘结，不便清理，因而仍用胶泥为原料制成活字。
★沈括和《梦溪笔谈》
沈括(103l—1095年)，字存中，钱塘(今浙江杭州)人，是我国古代以博学著称的科学家。《宋史·沈括传》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”，这是对沈括在科学领域中所取得成就的公允评价。沈括还是个有作为的政治家。在王安石的新法运动中，沈括曾担任“权三司使” (主管财政经济)、“判军器监”等重要职务，他时常出京师往各地区察记新政实施的情况，积极参加了变法运动。
沈括一生的论著甚多，仅据《宋史·艺文志》所录就有22种155卷。现在有传刻本的仅《梦溪笔谈》26卷， 《补笔谈》3卷， 《续笔谈》1卷，《长兴集》19卷，以及《苏沈良方》15卷等。其中《梦溪笔谈》是沈括晚年定居镇江，在梦溪园中将他一生所见所闻和研究心得以笔记文学体裁写下的著作。书中关于科学技术的条目占三分之一以上，内容涉及数学、天文历法、地理、地质、气象、物理、化学、冶金、兵器、水利、建筑、动植物及医药等广阔的领域。其中有对当时科学技术成就的十分珍贵的忠实记录。
秦九韶、李冶、杨辉、朱世杰——宋元数学四大家
13世纪中叶到14世纪初叶，陆续出现的秦、李、杨、朱四大数学家，是宋元数学的杰出代表，他们的数学著作大都流传至今。
★关于四大家的生平事迹，简要介绍如下：
秦九韶(1202—1261年)字道古，生于四川，他对天文、数学、音律、营造等项无不精究，性机巧且治学十分严谨。他的数学名著《数书九章》，是在对数学的不断研究和积累之后，于1247年写成的。全书共18卷，分大衍、天时、田域、测望、赋役、钱谷、营建、军旅、市易等9大类，每类用9个例题来阐明各种算法。书中突出的成就是高次方程的数值解法——“大衍求一术” (一次联立同余式解法)。
李冶(1192—1279年)原名李治，号敬斋，河北真定人，是我国北方金元之际的有名学者。元世祖忽必烈多次召见他，他都辞官不受，长期过着隐居讲学的生活。他的数学著作有《测圆海镜》(1248年写成)和《益古演段》(1259年写成)。《测圆海镜》共12卷，收有170个问题，都是已知直角三角形中各线段进而求内切圆和傍切圆的直径等问题。
杨辉(约13世纪中叶时人)，字谦光，杭州人，著有《详解九章算法》12卷(1261年写成，现存残缺)、《日用算法》2卷(1262年写成，现存残缺)和《杨辉算法》7卷(1274—1275年写成)。在他的著作中，收录了不少现已失传的各种数学著作中的算题和算法，如早期的“增乘开方法”和， “开方作法本源”，都是通过杨辉的著作才得以流传下来的。
朱世杰(约13世纪末14世纪初时人)，字汉卿，号松庭，河北人。他的数学著作《算学启蒙》 (3卷，20门，259问，写成于1299年)是一部较好的启蒙算书，内容从乘除法运算直到开方、天元术，体系完整，深入浅出。另一部著作《四元玉鉴》 (3卷，24门，288问，写成于1303年)，主要是讲述多元高次方程组解法和高阶等差级数等方面的问题。
★郭守敬与天文成就
郭守敬(1231—1316年)，字若思，河北邢台人，是个博学多才的科学家，在天文和水利两方面尤为精通。元统一中国后，忽必烈任命张文谦为改订历法的负责人，由王恂负责组织天文机构，进行历法计算，而郭守敬则负责仪器制造和进行天文观测。经王恂、郭守敬等人的集体努力，1280年，新历告成，被定名为授时历，并于次年正式颁行。
授时历颁行不久，王恂即病逝。其时，有关新历的许多计算程序、数据等都还是一堆草稿，继王恂任太史令的郭守敬挑起了定稿工作的全部担子，经2年多的努力，出色地完成了任务。
郭守敬是一位著名的天文仪器制造家。除了圭表、简仪的创制外，还设计制造了用于观测太阳位置的仰仪、可以自动报时的七宝灯漏、观测恒星位置以定时刻的星晷定时仪以及水运浑象、日月食仪、玲珑仪等十余种天文仪器，其中有不少创新。郭守敬还是一位著名的天文观测家，除上面讲到的恒星的位置的观测工作外，郭守敬等人还组织进行了一次空前规模的测地工作，在今北京、太原、成都、雷州等27处设立观测所，测量当地纬度，从西沙群岛至北极圈附近，每隔10度设一观测台，测量夏至日日影长度和昼夜长短，观测站数比唐代多一倍，他们得到了丰硕的成果。
仪器的制造和天文观测的进行，都为历法的制定创造了条件．郭守敬和王恂等人又在研究前代历法的基础上，运用宋代以来数学发展的新成就，加上自己的创新，编制了我国古代最优秀的历法——授时历，把古代历法体系推向高峰。授时历采用的天文常数值都是比较准确的。其对日月五星运动的研究也达到了新的水平，如它继承了南宋杨忠辅统天历(1 199年)的成果，定回归年长度为365．2425日(与理论值之差为23秒)，这与现今世界通用的格里历的所用值是一样的。
郭守敬还是个水利工程专家。他曾主持了若干重要的水利工程，如修唐来、汉延等渠，增辟大都水源。其中唐来渠、汉延渠等都在黄河上游，唐来渠长400里，汉延渠长250里，加上其他大小渠道，共溉田9万多顷，对西北地区的农业生产发挥了重大作用。他在渠口设滚水坝，又设若干退水闸。这是一套比较完善的闸坝设计方式。郭守敬还在大都西北设计修筑了长30公里的白浮堰以解决通惠运河的水源问题。在这些水利工程活动中还充分表现出郭守敬也是一位杰出的地理学家。他的水利工程设计都是以他自己的实际地理勘测资料为基础的，他曾对今河南、山东一带黄河的区域进行过细致的地形测量，并制成多幅地图。他还发明了以海平面标准来比较大都和汴梁地形高下之差的方法。这是地理学中一个重要概念——“海拔”的始创。他在通惠河上游河道路线选择中所表现出来的对于地形测量的精确性至今还引起学者们的赞赏。
★中医四大流派的形成
宋、元时期，中医分科增加一倍甚至二倍以上，由唐代的4科(医科、针灸科、按摩科、咒禁科)发展到宋代的9科，到元代增至13科(大方脉科、风科、针灸科、小方脉科、眼科、产科、口齿科、咽喉科、正骨科、金疮肿科、杂医科、祝由科、禁科)。这时医书的编纂、l临床经验的总结都有了新的进步，在此基础上，医学理论有较大的发展，并产生了金、元时期的四大医学学派，即所谓的“金元四大家”。
金元四大家以刘完素、张从正、李杲和朱震亨为代表，他们的总出发点都是我国传统的《内经》的医学体系，但又各从不同的侧面继承并发展了《内经》的医学理论，使我国医药学的体系发展到新的高度。
刘完素(1110—1200年)，字守真，金代河北河间人。他精研医学，拒绝做官，在民间行医，很受欢迎。当时传染病流行，他在医疗实践的基础上，重视致病原因中的火、热因素，主张从表里两法以降心火、益肾水为主，提出了一整套治疗热性病的方法，对寒凉药物的应用有独到的研究，被称为“寒凉派”。
张从正(1156—1228年)字子和，金代河南考城人，主要著作《儒门事亲》15卷。他继承和发展了刘完素的医学思想，主张用汗、吐、下3法，指出凡风寒初感邪在皮表者应用“汗”法，继而风痰宿食在于胸膈上脘的用“吐”法，寒湿痼冷或热在下焦的用“下”法。他对此3法的临床应用确有精到之处，遂有“攻下派”之称。
李杲(1180一1251年)字明之，金代河北真定人，师承刘完素。完素重视脏腑虚实，能根据气候、体质而灵活用药，对药物的性质又有新的阐明。这对李果很有启发。李杲以《内经》理论为基础，结合实践，形成独创的见解，强调脾胃的作用，并认为“元气”是人生之本，元气充足与否决定了人体健康与病变。后人称之为“补土派”或“温补派”。
朱震亨(128l—1358年)字彦修，号丹溪，元代浙江义乌人，是刘完素的三传弟子，又旁通张从正、李杲之学，著有《格致余论》、 《局方发挥》等医药著作。他结合三家学说，倡泻火养阴之法，进一步发展了刘完素火热学说。后人称之为“养阴派”或“滋阴派”。
★法医学著作《洗冤录》
到宋代，法医方面的知识有了比较迅速的进步，有无名氏的《内恕录》，1200年郑克的《折狱龟鉴》，1213年桂万荣的《棠阴比事》以及赵逸斋的《平冤录》、郑兴裔的《检验格目》等有关法医检验的著作接连问世。在这样的基础之上，出现了我国历史上第一部有系统的法医学著作——《洗冤录》，它也是世界上比较早的法医专著。过了300多年以后，意大利人菲德里于1602年写成了西方最早的法医学著作。
宋慈(1186—1249年)字惠文，曾四任提刑。他综合了《内恕录》等数种专书，再参以当时执法检验的现场经验，于1247年写成《洗冤录》一书。
全书共5卷，卷1载条令和总说，卷2验尸，卷3至卷5备载各种伤、死情况。《洗冤录》记述了人体解剖、检验尸体、检查现场、鉴定死伤原因、自杀或谋杀的各种现象、各种毒物和急救、解毒的方法等十分广泛的内容。书中对于自杀、他杀或病死的区别十分明确，案例详明。如溺死与非溺死、自缢与假自缢、自刑与杀伤、火死与假火死等都详加区分，并列述各种猝死情状。这部书中所记载的如洗尸、人工呼吸法、夹板固定伤断部位，以及银针验毒、明矾蛋白解砒毒等都是合乎科学道理的。13至19世纪， 《洗冤录》不仅在我国沿用6百多年之久，成为后世各种法医著作的主要参考书，并且广泛外传，被译成荷兰文、法文、德文以及朝、日、英、俄等各种文本。
★名闻中外的瓷器
宋、元瓷器在工艺技术上达到了新的更高水平。这时瓷器的重大发展还是在青瓷和白瓷上。它们体现了当时制瓷技术的纯熟程度。宋代青瓷十分精致。南方青瓷以龙泉窑为代表，而北方青瓷则以汝窑(河南汝州，今临汝县)为代表。开封的官窑模仿汝窑又有进一步发展，均窑在均州(今河南禹县)，更是后起之秀。青瓷到宋代已达到炉火纯青的地步，成为青瓷发展的高峰。白姿也进一步发展，并由北向南，分布更加广泛。白瓷以定窑最为有名。定州窑(今河北曲阳县)称为“北定”，色白而滋润；南渡以后，则以景德镇为主，称“南定”，南定以其白度和透光度之高而被推为宋瓷的代表作品之一。白瓷比青瓷进步，景德镇“影青”白瓷更是一种特殊的发展。元代有名的青花瓷就是在白瓷上画青花。宋代白瓷已高度发展，元代在宋代白瓷基础上，更逐步向彩瓷过渡。
到目前为止，全国16省和一个自治区、134个县市发现了大量宋代瓷窑遗址。当时形成了有影响的八大窑系，即：北方的定窑、磁州窑、均窑、耀窑；南方的景德镇窑、越窑、龙泉窑和建窑。宋元时期也还有另一些著名的瓷器生产基地。它们各具特色，彼此辉映，构成了瓷器工艺技术繁花争艳的绚丽图景。
★《营造法式》与建筑
李诫字明仲，管城县人(河南郑州)，生年不详，卒于1110年。他在任将作监期间，用了6年时间于1100年编成《营造法式》一书，1103年刊行，全书共有36卷，357篇，3，555条。该书对历代工匠传留的经验以及当时的建筑技术成就做了全面的系统的总结，是当时中原地区官式建筑的规范。李诫任职将作监期间主持过十几项巨大的建筑工程，又能亲自．和工匠们一起逐项地进行比较研究。所以， 《营造法式》一书的编写，对当时和后世建筑技术的进步，都有相当大的贡献。
图文并茂是该书的一大特点。它用6卷的篇幅绘出详图，共有房屋仰视平面图、横剖面图、局部构件构造图、彩画、雕饰图、施工仪器图等多种，让使用者一目了然，便于施工的顺利进行。
该书是宋代建筑技术向标准和定型方向发展的标志，表明这时的建筑工程更加严密、完善化了。