1. 為什麼四大發明出現在宋朝
造紙術發明於西漢，東漢蔡倫加以改進。印刷術、指南針、火葯三大發明，起內始遠在宋代以前，但其容完成和發展卻在宋代。它代表著宋代自然科學技術的突出成就。
1、原因：
①經濟發展，為科技文化進步提供物質基礎；
②由經濟決定的政治狀況，為科技文化的發展提供了相應的社會環境；
③統治階級重視教育事業的發展，培養了從事科技文化事業的人才；
④統治者實行開明的對外政策(包括外來宗教），有利於我國科技文化的正常發展；
⑤國家的統一和民族融合，加強了各民族各地區的文化交流和發展；
⑥前代科技文化成就奠定的基礎。
2、簡介
四大發明是關於中國科學技術史的一種觀點，是指中國古代對世界具有很大影響的四種發明，是古代漢族勞動人民的重要創造，一般是指造紙術、指南針、火葯及膠泥活字印刷術。
此一說法最早由英國漢學家李約瑟提出並為後來許多中國的歷史學家所繼承，普遍認為這四種發明對中國古代的政治、經濟、文化的發展產生了巨大的推動作用，且這些發明經由各種途徑傳至西方，對世界文明發展史也產生了很大的影響。
2. 中國古代四大發明之一指南針的故事
指南針的發明應當是在一個很漫長的時間中，慢慢地改進的結果，而不同時期的形式，應以不同的形式出現。唐代堪輿家的活動相當活躍，並開始強調方向的選擇，尋找比磁勺更方便的指向器成了當務之急。於是指南鐵魚或者蝌蚪形鐵質指向器及水浮磁針應運而生。
活動於唐開元年間（713—741年）的山西堪輿家丘延瀚，被後世堪輿家推崇為堪輿術三針（正針、縫針和中針）中最早出現的正針法的創始人。明代雅好科技的寧獻王朱權則在其《神機秘籍》中說：「針法古無所傳，自昔玄真始制。」玄真即唐代浙江金華道家張志和（約730—約810年），他的道號叫玄真子，所著《玄真子》十二卷，殘存三卷。從這殘卷中知道他頗好物理，但未找到與指南針或針法直接有關的記載。然而，這個道號不禁使人聯想到舊題晉崔豹所作的《古今注》中把蝌蚪稱為「玄針」。其文曰：「蝦蟇子，曰蝌蚪，一曰玄針，一曰玄魚，形圓而尾大，尾脫即腳生。」十世紀時馬縞的《中華古今注》中也有類似的記載。這項記載似乎把磁針與指南魚的發明和應用從形狀和性能上聯繫到了一起。
關於指南魚的制備方法，見於北宋曾公亮等利用前人資料編撰的《武經總要》。《武經總要》前集卷十五載其法曰：「用薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚形，置炭火中燒之，候通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，以尾正對子位，蘸水盆中，沒尾數分則止，以密器收之。」這種方法利用地磁場使鐵片磁化，並知道魚形鐵片微向下傾斜對磁化有利，實際上已發現近代科學中所謂的磁傾角的影響。使用時，指南魚浮於水面，與水浮磁針的原理是一致的。
水浮磁針的製作方法首見於北宋沈括的《夢溪筆談》卷二十四，其文曰：「方家以磁石摩針鋒，則能指南。」這種方家在實踐中總結出來的鋼針磁化法，經過沈括之手公布於世，有力地促進了磁針在堪輿和航海兩大領域中的應用和普及。指南針進入到實用磁針的階段，對裝置方法的研究提到了議事日程。沈括全面研究和比較了「水浮」法、置「指爪」法、置「碗唇」法及「縷懸」法的優缺點，認為「縷懸」法最佳。「其法取新纊中獨繭縷，以芥子許蠟，綴於針腰，無風處懸之，則針常指南。」現代磁強計中懸掛的小磁鐵，就採用了此相似的方法。磁針指的精度，與司南及指南魚不可同日而語，故磁針的發明，很快導致了磁偏角的發現。
五代亂世的《管氏地理指蒙·釋中第八》曰：磁針「體輕而徑所指必端應一氣之所召，土曷中而方曷偏，較軒轅之紀，尚在星虛丁癸之躔」。軒轅黃帝時代的磁偏角，作者以為尚在「星（午）虛（子）丁癸」方向，而當時「針指坎離定陰陽之分野，格偏壬丙探僭越之津涯」。偏角變為南偏東15°。
由於堪輿術的神秘性，中國唐宋堪輿著作在流傳中又相互影響，有所增刪，要從眾多早期堪輿著作中理出磁針、磁偏角以至羅盤的發明、發現年代，誠非易事，然而，北宋司天監楊惟德於慶歷元年（1041年）奉命編撰的相墓大全《塋原總錄》卷一位磁偏角的發現訂定了下限。書中說：「客主的取，宜匡四正以無差，當取丙午針，於其正處，中而格之，取方直之正也。」這里明確地記載了「丙午針」，即後世沈括在《夢溪筆談》卷二十四中所說的磁針「常微偏東，不全南也」。在西方，直到13世紀才知道磁針偏南。1429年哥倫布（Christopher Columbus，1451—1506年）橫渡大西洋時， 正式測到磁偏角現象