我国古代一直以“南”为南北方位之主，面向南方为尊位。曾有“南面而王，北面而朝”之说，即面朝南方的称帝王，面朝北方的则是朝拜君王的臣子。因此，指南针虽指北，人们仍叫它“司南”、“指南针”。
有了指南针，使人类获得了航海自由。12世纪，指南针传到欧洲后，帮助哥伦布发现了新大陆，麦哲伦完成了环球航行。
最早的蒸汽机
蒸汽机源于英国。英国军人萨弗里和铁匠纽可门分别在1698年及1712年造出了蒸汽机。而纽可门制造的蒸汽机能够大规模地把热能转化为机械能，曾被普遍使用过。
后来，英国发明家詹姆斯·瓦特利用18世纪初有关热学的新成就，克服了纽式蒸汽机浪费蒸汽的弱点，根据蒸汽转化为水的“潜热”与“汽缸材料的比热”，计算出各种大小蒸汽机的蒸汽消耗量，弄清了蒸汽机结构与蒸汽消耗之间的关系。
他设计了一只保持低温的冷却器，专门冷凝蒸汽，又在机械工人的帮助下改进活塞工艺，提高机械的精密度，大大增进蒸汽机的效率，从而完善了从热能到机械运动的转化。
第一台机器人
人们对机器人的幻想已持续了2 000多年。早在1 000多年前，我国就有“木牛流马”的传说。13世纪，德国科学家曾试制过能替主人开门的机器人。16世纪，捷克斯洛伐克有人试制过帮助人劈柴打水的机器人。
不过，这种种幻想、传说和试验，当时都不叫机器人。而机器人这一名词最早见于1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰彼克写的科学幻想剧《万能机器人》。
这一幻想真正变为现实，是最近几十年的事情。1954年，美国工程师乔治·迪波尔成为世界上第一家机器人制造公司的创办人，并且经过7年努力，于1961年制造出世界上第一台实用的工业机器人。
1969年，日本川崎公司制造出日本第一批机器人。从那以后，其他国家竞相效法，一股制造、使用机器人的热潮席卷全球。机器人产量的急剧增加和广泛使用是从1979年开始的。因此，这一年被称为“机器人元年”。
现在品种繁多、性能各异的机器人，除分布于工业、军事、商业各领域，还能从事看病、裁剪、绘画、弹琴、做饭、看孩子、搞卫生、看门、帮助观众找人等家务劳动。
最早的荧光灯
荧光灯是用荧光体制成的气体放电管。人们早就发现放电管能够发射紫外线的现象，并且懂得某些物质受到紫外线的照射后会发出荧光。
1859年，贝克勒尔把荧光体装到放电管中造成荧光灯。但是因为这种灯效率低，存在许多不足之处，所以无法使用。
20世纪初，美国人彼得·库柏·休伊特采用各种荧光体制成低压水银灯。这种水银灯仍未付诸使用。1927年，美国通用电气公司竭尽全力进行研制，采用热电极方法设计出耐用的荧光灯，并且从种类繁多的物质中找到最适宜的荧光体。
在研制者阿金伯特·哈尔博士和乔治·因曼博士的努力下，通用电气公司精心研制的荧光灯，于第二次世界大战后广泛被应用。
最早的避雷针
美国学者富兰克林于1752年进行了誉满全球的“风筝试验”，对解释自然界中放电现象作出了不朽的贡献，并于1760年在美国费城建造了第一根避雷针。
但是，有一个外国修道士马卡连在他游历中国之后，于1688年出版了一本介绍中国的书《中国新事》，书里谈到中国当时的房屋建筑时写道：“屋顶的四角被雕饰成龙头的形状，仰着头，张着嘴。在这些怪物的舌头上有一根金属芯子，这金属芯子的末端一直通到地里。如果有雷打在房屋上，电就会顺着龙的舌头跑到地里，不会产生任何危险。”
马卡连的观察比富兰克林差不多早100年，由此可知，中国人发明避雷针远比富兰克林早。
最早的电话机
1875年，世界上第一部电话问世，这部电话的发明者是美籍苏格兰科学家亚历山大·格雷厄姆·贝尔。
贝尔22岁时被聘为美国波士顿大学的语言教授。有一天，贝尔在实验时，意外地发现一个有趣的现象：当电流导通和截止时，螺旋线圈会发出噪声。这个细节一般人是不会留意的，贝尔却是个有心人。他重复几次，结果都一样。
贝尔茅塞顿开，一个大胆的设想在脑海中出现，“在讲话时，如果我能使电流强度的变化模拟声波的变化，那么用电传送语言不就能实现了吗？”这个思想后来成了贝尔设计电话的理论基础。他决计去求教当时的大物理学家约瑟夫·亨利。亨利热情地支持他，说：“贝尔，你有了一项了不起的发明理想，干吧！”
两年过去了，贝尔与青年助手沃特森经过无数次的试验都失败了。有一天，贝尔正在锁眉沉思时，隐隐传来一阵吉他的曲调。他侧耳凝神细听，听着，听着，豁然醒悟。原来，他们的送受话器灵敏度太低，所以声音微弱，难以辨别。
吉他的共鸣启发了聪明的年轻人。贝尔马上设计了一个助音箱的草图，一时找不到材料，就把床板拆了下来，连夜赶制，接着又改装机器。一切准备就绪后，贝尔在实验室里将门关闭，沃特森在隔着几个房间的另一端，贝尔对着送话器呼唤起来：“听见了吗？沃特森！”沃特森喜不自禁，急呼“贝尔！我听见了！听见了！”两人欣喜若狂，向对方奔去，热泪盈眶，互相拥抱起来。两个敢作敢为的青年，克服重重困难，终于把异地通话变成了现实。
贝尔趁热打铁，经过改良，半年以后制成了世界上第一部可供实用的电话机。又过两年，于1878年，贝尔在波士顿和纽约间进行首次长途电话通话获得成功。
最早的留声机
电唱机最早叫留声机，诞生于1877年。世界上第一个发明留声机的人就是誉满全球的发明大王——爱迪生。爱迪生根据电话的发明原理，随着说话声引起的振动现象，拿短针作试验，从中受了很大的启发。说话的快慢高低能使短针产生相应的不同的颤动。那么，反过来，这种颤动也一定能发出原先的说话声音。于是，他开始研究声音重发的问题。
1877年8月15日，“会说话的机器”诞生，轰动了全世界。1877年12月，爱迪生公开演示了留声机。外界舆论把他誉为“科学家之拿破仑”。留声机是19世纪改变人们生活的三大发明之一。即将开幕的巴黎世界博览会立即把它作为时新展品展出，就连当时美国总统海斯也在留声机旁转了两个多小时。
最早的照相机
照相机也被称做摄影机，它起源于欧洲，经历了漫长的研制过程。
18世纪，法国有一种行业，在画人像前点一支蜡烛，背后墙上放一张白纸，画家用铅笔把烛光投射到纸上的人影勾画出轮廓，再用铅笔涂实而成一张“照片”。1820年，一位名叫维丘德的英国人，把硝酸银涂在纸片上，利用硝酸银感光作用制成了印相纸，在阳光下可把人的影子照下来，但印相纸一见光就会失去效果。
1839年，法国人达盖尔开始从事照相技术研究。一次，他无意中把银匙放在曾用碘处理过的金属板上。过了一阵，他发现银匙的影子印到了板上。他又专门磨制了金属板并在上面涂碘，进行拍摄，果然拍下了影子。
达盖尔总是把曝光的底片放到箱子里。一天，他到箱中找药品，发现曝过光的底片竟然影像清晰。他断定箱子中的某种药品具有显影作用。经过仔细的研究和分析，发现是水银蒸发造成底片显像。恰在此时，一个名叫哈谢尔夫的人发现了定影作用。
随后，达盖尔以自己发明的底片和显影技术，结合哈谢尔夫发明的定影技术和维丘德发明的印相纸，制造出世界上第一台照相机。
第一架望远镜
17世纪初的一天，荷兰小镇一家眼镜店的主人利伯希，为检查磨制出来的透镜质量，把一块凸透镜和一块凹透镜排成一条线，通过透镜看过去，发现远处的教堂塔尖好像变大拉近了，于是在无意中发现了望远镜的秘密。1608年他为自己制作的望远镜申请专利，并遵从当局的要求，制造了一个双筒望远镜。据说小镇上好几十个眼镜匠都声称发明了望远镜，不过一般都认为利伯希是望远镜的发明者。
望远镜发明的消息很快在欧洲各国流传开来，意大利科学家伽利略得知这个消息之后就自制了一个。第一架望远镜只能把物体放大3倍。一个月之后，他制作的第二架望远镜可以放大8倍，第三架望远镜可以放大到20倍。1609年10月他制造出了能放大30倍的望远镜。伽利略用自制的望远镜观察夜空，第一次发现了月球表面高低不平，覆盖着山脉并有火山口的裂痕。此后又发现了木星的4个卫星、太阳的黑子运动，并做出了太阳在转动的结论。
几乎同时，德国的天文学家开普勒也开始研究望远镜，他在《屈光学》里提出了另一种天文望远镜，这种望远镜由两个凸透镜组成，与伽利略的望远镜不同，比伽利略望远镜视野宽阔。但开普勒没有制造出他所介绍的望远镜。沙伊纳于1613年至1617年间首次制作出了这种望远镜，他还遵照开普勒的建议制造了有第三个凸透镜的望远镜，把两个凸透镜做的望远镜的倒像变成了正像。
沙伊纳做了8台望远镜，全部用于观察太阳，无论哪一台都能看到相同形状的太阳黑子。因此，他打消了不少人认为黑子可能是透镜上的尘埃引起的错觉，证明了黑子确实是真实存在的。
在观察太阳时沙伊纳在望远镜上装上特殊的遮光玻璃，这之前伽利略则没有加此保护装置，结果伤了眼睛，最后几乎失明。荷兰的惠更斯为了减少折射望远镜的色差，在1665年做了一台筒长近6米的望远镜，用它来探查土星的光环，后来又做了一台将近41米长的望远镜。
最早的显微镜
在科学史上具有深远意义的显微镜是一位少年在偶然的机会中发现的。1590年，荷兰有一位名叫詹森的少年，父亲是一位眼镜师，因而镜片就成了他平时经常摆弄的玩物。一天，他无意中发现将两片大小不同的镜片重叠在一起，当移动到适当的距离时，突然发现很小的东西一下子被放大了好多倍。
这一不寻常的发现可把他乐坏了。他把这个奇异的发现告诉了父亲，两人随即动起手来，将两个不同的镜片安装在不同口径的小铁桶里，使两个镜片间的距离可以随意调整。就这样，世界上最早的显微镜诞生了。
1665年，英国物理学家胡克自制了一架由上下两块透镜组成的复合显微镜，形成了显微镜的基本型制。胡克用这架显微镜第一次发现了细胞，“cell”一词即为他所定名，一直沿用至今。今天我们可以在英国伦敦科学博物馆看到这架显微镜。
最早的电灯泡
灯的首次使用已很难确切考证了，不过电灯的问世却有据可查。世界上第一盏梨口般大小的电灯，是由美国科学家爱迪生于1879年10月21日试制成功的。
在研制过程中，爱迪生仔细分析了当时的煤气灯和弧光灯的缺点，决心研发一种安全稳定、适用于家庭和商用照明的电灯。
爱迪生用碳化卡纸大大延长了电灯的寿命，1880年除夕，3 000人走在纽约街头观赏这一发明。第二年，他制造出能连续亮上1200个小时的毛竹斯灯。1904年，奥地利人发明了比毛竹斯灯强3倍的钨灯丝，钨灯丝从1907年起一直沿用至今。
最早的缝纫机
远在旧石器时代晚期，人类已经懂得使用针和线缝制衣服了。人们一直用手工缝制衣服，直到18世纪末叶缝纫机才出现。
1843年，美国人伊莱亚斯·豪设计制造了一台实用而生产效率高的手摇式缝纫机，缝纫速度是每分钟300针，特点是采用弯形带孔的机针，底线藏在梭子里。1851年美国机械工人胜家兄弟经过两年的努力，制造出一台金属质的脚踏式缝纫机，并配置了木质的机架，缝纫速度达到每分钟600针，使缝纫机的生产效率大为提高，其后“胜家牌”缝纫机逐渐占领了市场。
最早的大纺车
世界上最早的先进大纺车是我国元代的大纺车——手摇单锭纺车。这种纺车一昼夜只能纺3两到5两纱，效率不高。后来经过不断改进，单锭纺车改为多锭纺车，手摇改为脚踏，脚踏三锭纺车纺棉每昼夜能达到7两到8两，而五锭纺车纺麻每昼夜达到了两斤，这大大提高了工效。
此后，随着国内外贸易和城市经济的发展，社会对于纺织品的需求量大大增加。原有的手摇纺车和脚踏纺车的生产效率，已不能满足纺织手工业的需要，于是人们便对纺车作了进一步改进，以提高纺纱的速度与质量。
元代王祯的《农书》中除对手摇纺车和脚踏纺车作了全面总结外，还介绍了以人力、畜力或水力引动的大纺车。
《农书》中介绍的大纺车与旧纺车相比，纺纱的锭子大大增多，达到32枚，生产力显著提高。大纺车是纺麻的，每昼夜可纺麻100斤。大纺车的传动已经采用和现在的龙带式传动相仿的集体传动了，这是当时世界上最先进的纺纱机械。而在西方，直到公元1769年，英国人才制出“水车纺机”，这比中国的水力大纺车晚了几个世纪。
最早的测湿仪器
我国的《史记·天官书》中提到过一种测湿仪器，即在衡（类似现在的天平）的两端，一端悬土，一端悬炭（炭的吸湿性强），以观测冬至或夏至天气的湿度。这种以观测炭的轻重变化来测量空气湿度的天平式湿度计，是我国和世界上最早的测湿仪器，它比欧洲湿度计的出现要早1 000多年。
书中记载的具体方法是：在冬至或夏至前两三天，把土和炭分别悬在衡的两端，使之平衡，到了冬至日或夏至日，如果炭变重了，就说明大气的湿度增大，反之，则说明湿度减小。
测湿仪器还可以用来预报天气晴雨。宋代有个叫赞宁的和尚，在他所著的《物类相感志》一书中曾提到，把土和炭置于天平两边，使它们平衡，然后悬挂在房间里。天要下雨时，炭就会变重；天晴了，炭就会变轻。
此外，古代还有利用弦线随湿度伸缩的原理测量湿度，以及利用琴弦感应湿度的原理预测晴雨的事例。这些都说明我国古代的测试方法在当时是处于世界领先地位的。
最早的激光器
激光器的种类很多，但其制造原理基本相同。大多由激励系统、激光物质和光学谐振腔三部分组成。激励系统就是产生光能、电能或化学能的装置。目前使用的激励手段，主要有光照、通电或化学反应等。
激光物质是能够产生激光的物质，如红宝石、铍玻璃、氖气、半导体等。光学谐振腔的作用是用来加强输出激光的亮度，调节及选定激光的波长和方向等。目前激光器按激光物质的物理状态划分，主要有固体激光器、半导体激光器、气体激光器和液体激光器四种。
