當時在場的散騎常侍高堂隆和驍騎將軍秦朗都認為，古代並沒有什麼指南車，都是些文人狂編亂說而已，所以，史書上的記述大都不可信。
馬鈞不同意這種看法，他說：“古代很可能造過指南車，隻是我們沒有深入去研究罷了。其實，也並不是多麼深奧的事。”
高堂隆和秦朗聽後，冷笑說：“先生名鈞，字德衡。‘鈞’是器物的模型，‘衡’是可以定物的輕重。可你說話連個輕重都不分，難道可以作為模型嗎？”
馬鈞回答道：“空口爭論有什麼用，不如試驗試驗，方可見分曉。”
高堂隆說：“試驗一下？隻恐怕是白花國家的錢吧！”
馬鈞氣憤地說道：“如試驗不成指南車，損失的錢，全從我的餉銀中扣除。”
“此話當真？”
“誰和你開玩笑！”
於是高堂隆和秦朗就把這件事報告了魏明帝，魏明帝便命令馬鈞試製指南車，並限期在半年之內製成。
馬鈞經過刻苦鑽研，在工匠們的幫助下，沒多久，終於製成指南車，高堂隆和秦朗在事實麵前再也無話可說了。自此以後，“大下服其巧矣，”大家都佩服馬鈞是一個很有智巧的人，他的名聲傳遍天下。
值得指出的是，指南車和指南針，雖說用處都是為了指引方向，但性質截然不同。指南針是利用磁性原理，而指南車則是利用齒輪機械原理製成，兩者不可混為一談。
指南車的設計，是我國古代科學技術的卓越成就，西方學者對於我國古代的這項偉大發明，給予了高度的評價，說它是一切控製機械的祖先之一。
馬鈞製成指南車不久，有人給魏明帝進獻了一種叫做“百戲”的木偶玩具，其設計精巧、造型優美，可惜不能動作。
魏明帝問馬鈞：“你能使這些木偶人動作起來嗎？”
馬鈞問答說：“能！”
“那就交給你改製吧。”
馬鈞接受任務後，便用木材做了一個大輪子，平放在地上，用水力使木輪轉動，同時輪子上設置的木人都一起動彈起來。
木人們有的擊鼓吹簫，有的唱歌跳舞，有的跳丸擲劍，有的爬繩倒立，還有的舂米磨麵、鬥雞雜耍，栩栩如生，變化無窮，成為壯觀多姿的“水轉百戲。”
要使這麼多的人自己動作起來，其中一定運用了一套複雜的齒輪、凸輪、連杆等傳動機構。這無疑體現了我國當時的機械學方麵知識和技術水平均是相當高的。
馬鈞在其他方麵，也做出了極大的成就。如改造織花提布機，發明製造灌溉機械龍骨水車等。
馬鈞的才智是過人的，當時的人們稱他為“國之精器。”他不大善於言談，喜歡獨立思考和埋頭苦幹，這大概是科學家、發明家一種共同的性格吧。
馬鈞在機械方麵的許多傑出創造，使他成為我國曆史上著名的科學家之一。他為科學技術和生產的發展作出了巨大貢獻。
可是，像這樣一位傑出的機械製造家，在當時的社會條件下，卻沒有得到應有的重視。他後來雖然做了一個“給事中”的小官，卻學非所用，這也可說是一種悲哀。
他的發明，創作一再受到阻撓和蔑視，他的科學知識和才能也沒有得到充分的發揮，這說明了腐朽的封建製度埋設和浪費了多少的人才呀！
不斷發展的造紙術
遠古的時候，人們沒有文字，用堆石、結繩、岩畫、契本、刻陶等方法記事，以後，我們的祖先發明了文字。大約到了3500年以前的殷朝，我國出現了甲骨文。
這時的人們，遇有祭祀、狩獵、戰爭等等大事，便先占卜，然後行動，而占卜的原因和結果，就刻寫在龜的腹甲上。
爾後，古人的青鋼冶煉技術達到很高的水平，人們把一些需要永久保存的文字鑄在青銅器或刻在石碑上，這時的文字叫做鍾鼎文、石鼓文等。
到了春秋戰國時期，人們又采用了新的記事材料，叫“簡牘”。“簡”是竹片，“牘”是木片。一片竹簡一般隻寫一行字，少數寫兩至三行字。把刻有一篇文章的竹簡串聯起來，就叫做“冊”或“策”。
簡牘比起甲骨、鍾鼎、石碑是一大進步，它材料充足，書寫容易，收藏和運輸也方便。可是連篇累牘，還是顯得笨重不堪。
戰國時，當時的著名學者惠施，出外遊學，用五輛車子裝載竹書。此件事，就是成語“學富五車”的來源。其實，他那五車竹書，也不過有現在的幾本書。
另據記載，秦始皇每天批閱的簡牘文書重達60千克。西漢時，一個名叫東方朔的人寫了一篇文章給漢武帝，共用去竹簡3000多片，由兩個身強力壯的武士抬進宮去，而漢武帝用了兩個月的時間，才看完這篇文章。
我們現在有個成語叫“汗馬牛，充棟宇”，就是形容簡牘之多的。搬運時，牛馬累得出汗；儲藏時，房屋堆得滿滿的。
在使用簡牘的同時，另一種書寫紙縑帛也開始使用。縑帛是蠶絲的織造品，質也輕薄，便於書寫。但是縑帛十分昂貴，一匹縑帛的價格相當於360千克大米。
因此，隨著社會經濟文化的發展，迫切需要一種輕便、實用、經濟的書寫材料。經過我國古代勞動人民的長期實踐和不斷改進，一種理想的新型書寫材料，終於在漢朝製造出來了，這就是紙。
本世紀以來，在我國新疆、內蒙古和陝西等地，多次出土了西漢紙殘片。經過化驗分析，確認它是漢武帝（前140～前87）時期的遺物，主要是由大麻和少量苫麻做原料製成的。
這是已知的世界上最早的植物纖維紙。這一事實說明了早在公元前2世紀，我國勞動人民就已經發明了造紙術。
這種紙由於是在西安的灞橋出土，所以叫它灞橋紙。這種紙的製作比較粗糙，其纖維組織鬆散，強度比較差，厚薄不勻。所以，開始造的紙質量欠佳，不便書寫。
漢代許慎的《說文解字》說：“紙，絮，一苫也，從係，氏聲。”許慎的這段話，簡要而明確地說明，最早的紙是由絲絮漂洗後的殘絮製成的。
以後，又經過了約200年，在造紙上有傑出貢獻的，應首推蔡倫，他發明了更好的紙。
蔡倫，字敬仲，東漢桂陽（湖南耒陽）人，明帝永平末年（75年或以前），開始在京城洛陽皇宮裏當差。章帝建初年間（76～84），任小黃門職務。直到到和帝即位（89），升任中常侍，侍從皇帝。參與國家機密大事。
蔡倫是個很有才能的人，他總結西漢以來用麻質纖維造紙的經驗，改進造紙術，利用樹皮、碎布、麻頭、舊魚肉等原料，經過精工細作，製出優質紙張。
元興元年（105），有人將蔡倫的造紙術奏報朝廷，受到漢和帝的稱讚，從此造紙術得到推廣。為此，漢和帝封蔡倫為“龍亭侯”，所以他組織監製的紙被封為“蔡侯紙”。
從這些資料表明，大約從西漢武帝時期發明造紙術以來，到公元2世紀初的東漢時期，我國已經完成了具有重大意義的造紙技術改革。
其劃時代意義表現在如下幾方麵：
1.采用了多種原料，解決了造紙原料來源不足的問題。尤其是用樹皮做原料，是重大的創造，可以說開創了近代木漿紙的先聲，為造紙業的發展開辟了廣闊的途徑。
2.工藝上有比較大的進步。多種原料的利用，對工藝提出了新的要求，推動了造紙技術的改革。
其造紙程序可能有這樣幾個環節：①分離；②捶搗；③交織；④幹燥。今天，手工造紙已經基本上被機器造紙所代替。但是造紙的原理和基本的生產工序並沒有什麼根本的變化。
3.造紙業從此成為獨立的行業，新原料的開辟和新技術的采用，使造紙從紡織業中獨立出來，這是造紙發展史上意義重大的轉折點。從此，紙的生產得到了迅速的發展。
因此，蔡倫在改進造紙技術方麵的成就是不可低估的。
蔡倫由於職務上的關係，有觀察、接觸生產實際的條件，有機會學習和總結工匠們多年積累下來的豐富造紙經驗，所以才能夠監製出質量比較優良的紙張，實現了意義重大的造紙技術改革。
所以，漢朝造紙工匠們的創造性勞動是不容忽視的，是值得歌頌的。
自蔡倫製出優良的紙張後，深受人們的歡迎和喜愛，造紙術很快推廣到全國各地，簡牘和縑帛逐漸被曆史所淘汰。
到公元3至4世紀，紙已經基本上取代了落後的簡、帛而成了我國唯一的書寫材料，有力地推進了我國科學文化的傳播和發展。
到了3至6世紀的魏晉南北朝時期，造紙術又不斷更新。在原料上，除了原來的麻、楮外，又有桑樹皮、藤皮造的紙。
在這一時期，設備上也出現了活動的簾床紙模，用一個活動的竹簾放在框架上，可以反複撈出成千上萬張濕紙，提高了功效，減少了消耗。
在加工技術上，加強了堿液（石灰）蒸煮和舂搗，改進了紙的質量。當時已經能夠造出潔白光滑、纖維勻細、質地堅韌的優良普通紙和色紙、塗布紙、填料紙等。
北魏賈思勰所著的《齊民要術》中，記載了用楮皮作造紙原料的處理方法，是目前已知的關於楮皮紙的最早記錄。
書中還介紹了紙的染潢法，利用黃檗防蟲蠔和染色。防蛀紙的應用對於長久保護書籍免遭損害起了重要的作用。
隋唐時期，我國的造紙業已經遍及南北各地，產量和質量大大提高。除了麻紙、楮皮紙、桑皮紙，藤紙外，還能生產出檀皮紙、稻麥杆紙和新式竹紙。
兩宋以來，由於雕版印刷術的興起，印書業的出現，極大地促進了造紙業的發展。各種紙製品已經廣泛應用到日常生活中。
到了元明時期，造紙工藝已經相當完備。明代宋應星在《天工開物》一書中，詳細地記述了技術複雜的竹紙製作技術，其中包括一些關鍵性的工序。
比如用石灰和草木灰蒸煮處理紙漿，以加速纖維離解，除去雜質，並且起漂白作用；加“紙藥水汁”，使紙漿抄製更加均勻。
隨著造紙業的發展，紙的品種也逐漸增多，各個朝代，不同省區都有名紙出產。如東漢末的“左伯紙”；晉朝的“側理紙”；南北朝的“凝光紙”等。
到了唐宋時期，紙的精加工技術已經達到令人驚歎的水平。如唐朝的“十色箋”和“薛濤箋”，以及北宋初的“澄心堂紙”等，不僅有多種顏色的區別，而且紙麵砑磨極為光滑，甚是喜人。
唐代的箋紙製作，極為成功。元和年間，蜀妓薛濤造十色花箋。元稹、白居易、牛僧孺、劉禹錫、杜牧等20餘人，先後與薛濤唱和，用的都是薛濤箋。
因而，薛濤箋名傳千古，為世人所寶重。但有的書上記載，十色花箋不是薛濤所造而是謝公所製。元費的《箋紙譜》所記，十色乃是深紅、粉紅、杏紅、明黃、深青、淺青、深綠、淺綠、銅綠、淺雲。薛濤箋隻有深紅一種，因而，又稱薛濤箋為“紅八行”。
不論製造十色箋的是誰，而唐代箋紙已有十色，這是確鑿無疑的。
南唐李後主酷嗜文事，對造紙非常關心。著名的有會府紙；長2丈，寬1丈，厚如數層繒帛。而最有名的算是“澄心堂紙”：“膚如卵膜，堅潔如玉，細箔光澤，為一時之甲”。這是一種高級書畫紙。
宋代，造紙業有了更大的進步，對前代的名紙無不仿造，其中以澄心堂紙製造尤佳。著名書畫家均用此紙。歐陽修在撰寫《新五代史》時，底稿也是用的此紙。
此外，蘇州的“金栗山藏經紙”，浙江的“富陽小井紙”、“赤亭山赤亭紙”，江西撫州的“茶衫子紙”，湖北的“鄂州蒲圻紙”等，都比較有名氣。當時，張永自造的紙，勝過宮廷監造的紙，譽為“天下第一”。
而宣紙，可能在唐代就有了。宋末，曹大三避戰亂來到了安徽涇縣小嶺，見當地山多地少，盛產青檀皮，並有潔淨泉水四季常流，就在這裏製造宣紙為生。
元明時期，宣紙生產有了進一步的發展。所產的“花格之白鹿箋，蠟砑之五色箋、鬆花箋、月白箋、羅紋箋為世所喜”。這些紙，是書畫家渴求的珍品。
到了清代乾隆時，宣紙生產已十分繁榮，品種達近百種。涇縣東鄉泥坑汪六吉仰記所造的宣紙，號稱“全球第一”。
宣紙的特點是：
1.潔白。其白色略似瑩光，卻無瑩光之反射，十分柔和。而且白色穩定，百年不變。古人稱之為“光白可愛”。
2.柔韌。貯藏多年的宣紙抖動時，綿軟輕飄，幾乎沒有響聲。反複折疊不斷裂，浸水提起不破碎。這是由於青檀皮纖維較長，在宣紙中相互纏繞，緊密不散。
3.韻墨。墨汁落紙，四麵滲化，深淺濃淡，層次豐富，無呆板生硬之感，有均勻和諧之趣等特點。
4.吸墨。生宣紙，不施膠，不塗料。墨汁上紙，滲透紙內。幾百年後，還能見到“紙墨之光射目”的情景。
我國的造紙術，最先傳到越南和朝鮮。大約在隋朝末年（610），又由朝鮮傳到日本。到了唐代，中國和尚陸續到印度取經，以後，印度學會了造紙。
天寶十年（751），唐朝軍隊與阿拉伯軍隊在天山一帶交戰，許多士兵被俘。被俘的士兵中有很多造紙匠。以後，這些造紙匠就把造紙術帶到了阿拉伯。
阿拉伯人塔利比寫道：“造紙的方法是由中國的俘虜傳到撒馬爾罕的。獲得這些俘虜的人是齊牙德·衣布·噶利將軍。
12世紀中葉，阿拉伯人又把造紙術傳入了歐洲，再經過400年，造紙術傳到了美洲。19世紀，澳洲也建立了造紙廠。
這樣，可以說我國發明的造紙術傳遍了五大洲，大大促進了世界科學文化的傳播和交流，深刻地影響著世界曆史的進程。
著名的英國科學家弗蘭西斯·培根在評價包括造紙術在內的我國古代“四大發明”的時候說：
“它們改變了世界上事物的全部麵貌和狀態，又從而產生了無數的變化；看來沒有一個帝國，沒有一個宗教，沒有一個顯赫人物，對人類事業曾經比這些機械的發現，施展過更大的威力和影響。”
紙的發明，是中華民族的智慧結晶，是對世界文化的偉大貢獻，是記載於世界科學史中的光輝篇章。
推動曆史的火藥
且說在隋朝初年，杜子春去拜訪一位煉丹老人。由於兩人是老朋友了。幾杯酒下肚，三言兩語已是半夜時分，於是杜子春和煉丹老人抵足而眠。
卻說杜子春由於喝酒超量，總是睡不著。就在三更時分，隻聽得外麵“轟隆”一聲巨響，嚇得杜子春一躍而起。
煉丹老人也慌忙起床，兩人循聲來到煉丹房，隻見煉丹爐內噴湧出陣陣紫色煙霧，煙霧上竄到房頂，散布室內。轉眼間房屋燒了起來，兩人嚇得直往外竄。
這到底是怎麼回事？杜子春問老人，老人也搖頭不知，隻是嘟噥道：“天火毀了我的房子，天火毀了我的房子！”
真的是天火毀了他的房子？
其實哪有什麼天火，他們所看的情景就是火藥爆炸的情景。那火藥從何而來呢？
原來，煉丹家們要煉的丹，不外乎有兩種，一種是長生不老之藥，二是金銀。他們用的原料是銅、錫、鉛、水銀、硫磺、硝石等，用的器具是煉丹爐，而用的燃料則是樹木做成的木炭。
因而，硫磺、硝石和炭的粉末，也就不免要混合在一起。而這種混合物就是火藥，但煉丹家們一開始哪了解到這些。這些混合物，隻要碰上火星或受到敲擊，就要爆炸。
後來，爆炸的現象多次重複，這才引起煉丹家們的注意。他們經過細心地觀察，不斷深入地研究，分析、試驗、終於擬製成了一個新的配方。於是，火藥就發明了。
火藥的發明，從某個煉丹家來看，是很偶然的；而從整個煉丹術的發展來看，則是遲早會出現的。
火藥觸火即燃，其化學反應式近於：
2KNO3＋3C＋S→N2↑＋3CO2↑＋K2S＋169千卡，另外還有少許CO、K2CO3K2SO4。
體積很小的火藥，燃燒時產生大量的氣體和熱量，體積突然膨脹，增至幾千倍，因而在密封的容器裏會引起爆炸。同時，因不完全燃燒，所以能看到冒煙。
在現在，配製火藥很容易，民間流傳的“一硝二磺三木炭”，就是火藥簡易的配方。但在古代發明火藥時，可不那麼容易。
火藥的發明，決不是哪個人的功勞，而應是古代勞動人民集體智慧的結晶。它是隨著生產的發展，社會的進步，人們的不斷摸索而逐步完成和完善的。
因為古人們首先要對組成火藥的三種主要成分的性質和應用有一個認識過程。早在商周，人們已廣泛用木炭來冶煉金屬，明白炭是較木柴更好的燃料，伐薪燒炭，遂成了古人們獨立的行業。