宋朝是中国历史上科技进步最快的时代之一，四大发明之中有三个都诞生于宋朝。不过，史学家黄仁宇在《中国大历史》一书中指出，由于宋朝的经济未能在改革社会上发挥作用，导致科学技术无法系统的演进。庆历年间，布衣毕升在雕版印刷术的基础上发明了活字印刷术。这种印刷术成本较低，省功省力，快速就得到了推广。不久就传入日本、朝鲜、越南等国。指南针的系统应用也是在宋朝，特别是用于航海导航“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针”。指南针的使用方法在当时据记载有四种：一是水浮法，即将指南针放到盛水的容器中指示方向；二是置指爪法，即将指南针放到针尖上指示方向；三是置碗唇法，即将指南针放在碗边上指示方向；四是缕悬法，既将指南针用线腾空指示方向。后来第一种方法演化成水罗盘，第二种演化为旱罗盘，而第三、四种由于精密度低而被淘汰。火药发明于唐末。北宋初年，曾用以制作火箭、火球等。后来又出现了带爆炸性的霹雳炮。南宋时期更出现了铁火炮、突火枪、火铳等新式武器。这些武器威力巨大，被广泛使用在对蒙战争中。《武经总要》是仁宗时期官方编修的一部详细的军事理论与军事技术的巨著，其中就有大量的火器介绍与火药的配制方法。后来在蒙古西征时，火药又被传到西方。 传统数学在宋朝取得了很大成就与进步，贾宪、秦九韶和杨辉都是出众的数学家。著名的成果有“杨辉三角形”等，数学著作则有《数书九章》和《杨辉算法》。宋朝的历法一共更改了十九次，是中国历史上历法改革非常频繁的时代。在神宗之前，使用的是楚衍所编制的崇天历。神宗到徽宗期间，改采以姚舜辅编制的纪元历。南宋的历法是以杨忠辅编制的统天历为主。它定一回归年的长度为365.2425日，比实际周期仅差廿六秒。与目前所用的西历格里历完全一致。但比格里历要早四百年。在天文仪器上，燕肃在天圣八年（1030年）发明的莲花漏首次使用了漫流系统，记时的精准性因此获得了大幅度的提高。苏颂在元祐七年研制成功的水运仪象台实现了浑仪、浑象和报时的三位一体，并且具有了近世天文台的开启式圆顶等工具。景德三年（1006年）对豺狼座超新星的观察记录和至和元年的天关客星观察记录是宝贵的天文资料。宋朝政府对医药学非常重视，设有太医局与翰林医官院，官修医方有《太平圣惠方》等，官修本草有《开宝本草》等。中医的分科由唐朝的四科增加到九科，妇科与儿科在宋朝正式成形。针灸学、解剖学与法医学进步尤大，最著名的法医著作是宋慈所著的《洗冤集录》。宋朝最重要的科技著作是沈括所著的《梦溪笔谈》。梦溪笔谈共计达卅卷，六百零九条，全面总结当时宋朝的科技成就。在建筑学方面，李诫所著的《营造法式》是中国第一部建筑学专著，对后世中国建筑设计，影响深远。 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，不仅成为中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。中国古代四大发明，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。讲到两宋科学技术时，人们还常常提到沈括及他的《梦溪笔谈》。如李约瑟博士把沈括誉为“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”。 然而，在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》。如数学方面，两宋时期可谓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，达到了登峰造极的地步，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比西方早500余年，高次有限差分法要比西方早400余年等等。贾宪、秦九韶、杨辉等数学家，堪称中国数学发展史上的杰出代表人物。至于天文、物理、化学等等，两宋的成就也令人瞩目。
其他方面
工商业：
宋朝在世界人类历史上第一次出现了最早的纸币和银行。
出现了世界历史上最早的制造工厂和加工工厂。如造船厂、火器厂、造纸厂、印刷工厂、织布厂等。宋代用焦炭冶铁，早于西方五百多年。
先进的造船业与罗盘的运用，令宋朝可以和日东洋、南洋、中东、非洲、欧洲等地区50多个国家通商。
农业：
许多新形田地在宋朝出现，例如梯田（在山区出现）、淤田（利用河水冲刷形成的淤泥所利用的田地）、沙田（海边的沙淤地）、架田（在湖上做木排，上面铺泥成地）等。
各种新的农具也在宋朝出现，例如新式水车龙骨翻车和筒车。代替牛耕的踏犁，用于插秧的鞅马。新工具的出现也让农作物产量大幅成长。先进的农业，支持宋朝建立人口过百万的大城市，而同期欧洲最繁华的威尼斯仅达十万。
民生：
宋朝的汴梁城已经用煤（西方称之会燃烧的石头）生火做饭取暖。
宋瓷是最精美艺术与精确工艺完美的结合。许多的工艺水平即使现代都难达到。
丝绸工艺从实用化走向细腻化精密化。尖端的织机，包含1800个活动的构件。
著作：
《洗冤集录》是中国第一部系统的法医学著作，比西方同类专著早了三百多年。
王灼《糖霜谱》是世界上第一部关于制塘术的专著。
沈括写《梦溪笔谈》记载了大量科技成果与科学发现，如地磁角的发现、摩擦起电现象的记录及讨论了光学问题等等。沈括还提出了冲击成陆的观点，此观点西方十九世纪以后才出现。
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