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宋朝和元朝两代历时4个世纪，宋元两朝的对外文化交流比隋唐时期又向前更进一步：首先，从地域上看，此时期我国不但与周边国家的文化往来有了新的发展，而且与北非、东非国家有了直接的文化往来；其次，从商贸发展上看，隋唐时期中国的出口品主要是丝绸制品，而此时期除了丝织品外，瓷器占有很重要的地位，其他日常生活、生产用品的出口也有所增加。宋元时期的民间商贸非常发达。此时期，火药、指南针、活字印刷术的发明和传播影响并推动了世界文明的进程，对欧洲资本主义萌芽的发展发挥了巨大的促进作用。宋代的海运发展也为文化交流开辟了广阔的道路。元代的中外交通非常发达，从陆路可以通波斯、阿拉伯、俄罗斯、欧洲；从海路可以通日本、朝鲜、东南亚、印度、波斯湾乃至非洲。元朝在中国历史上建立了地跨亚欧的大版图，使得中原地区同中亚的阿拉伯、波斯、伊斯兰世界连成一片。
两汉到隋唐时期，中国的对外交通以陆上丝绸之路为主。进入宋朝以后，特别是南宋之后，中国的对外贸易和文化交流开始将重心转到海上丝绸之路。造成这种转变的主要有以下几个因素：第一，经济文化中心的南移。唐中叶安史之乱后，北方经济受到战争的破坏，而南方则相对稳定。经过五代十国到宋朝，尤其是南宋时期，全国的经济文化重心从黄河流域转移到了长江流域，因此，江南和东南沿海成为全国的经济重心。第二，航海能力的提升。宋元时期海船制造工艺有了新的突破，指南针的问世标志着人类征服海洋能力的跃进，从而开创了宋代航海事业的新征程。第三，陆海交通比重的变化。宋元时期，中国的经济结构发生了转变，私有经济进一步发展。南宋时期，中西的陆路交通几乎断绝，而海上交通空前发达，所以两宋时期都非常注重发展航海贸易。而元朝统治者则以空前辽阔的疆域及远播欧洲、亚洲、非洲的强大国威为背景，使中国的航海事业继续保持鼎盛的发展势头。宋朝出现了几条非常重要的海上交通路线：（1）从广州通往今天的越南、印尼等，再由此和大食（阿拉伯）的交通。此条航线在唐朝就已出现，在宋朝更加繁荣。（2）从明州（宁波）或者杭州起航，通往日本和高丽。（3）从泉州到南海，最后抵达阿拉伯各国。
宋代的对外贸易港口有广州、钦州、泉州、漳州、杭州、明州、温州、台州、登州等。宋代的对外贸易所涉及的地区从高丽、日本到南洋群岛、波斯湾和东非海岸，海外贸易的活动范围前所未有。北宋时期，宋朝与高丽主要是进行官方贸易，主要形式就是朝贡和赏赐，据《宋史》《宋会要》不完全统计，高丽向北宋派遣使节达到57次，北宋向高丽遣使30次，宋朝向高丽回赠的赏赐包括绫罗绸缎、金银珠宝、瓷器漆器、乐器祭器、茶酒象牙和珍贵书籍等；南宋时期，政府与高丽之间是以民间贸易为主，高丽政府对宋朝商人的到来都会给予热情的迎接，而来宋贸易的高丽商人也络绎不绝；北宋对日本的贸易是以民间贸易为主，在北宋年间，宋船往来于中日之间达到70多次，日本对宋代的贸易港口主要在博多。南宋时期，日本还开辟了赖沪港、轮田港供宋船停泊，宋船赴日贸易更加频繁，中日海上贸易空前发展。宋朝向日本输出的主要有丝织品、瓷器、文具书籍、茶叶、铜钱、香药等。两宋时期，与中南半岛国家交趾（今越南北部）、占城（今越南中部）、真腊（今柬埔寨）、渤泥（今文莱）、锡兰（今斯里兰卡）等国的民间与官方海上贸易也进一步发展。宋朝与西亚非洲国家的海上贸易也很繁荣。《宋史》卷490《大食传》记载，大食国王非常重视与宋朝的贸易关系，据不完全统计，宋代大食国派遣使团朝贡宋朝达30多次，宋廷对大食的回赐也非常丰厚；其次，双方的民间贸易非常活跃，两宋时期，中国商船经常从广州、泉州出发到大食贸易，大食商人也经常驾船从波斯湾的诸多港口出发直接航行到中国的各港口进行商贸往来。盛产珊瑚树的默伽猎国（今摩洛哥）商业很发达，是东西方海上贸易的中心，珊瑚是其远销宋朝的重要商品；弼琶啰国（今东非索马里一带）是香料、象牙的重要产地，宋朝时大批波斯人、阿拉伯人在东非海岸建立商业据点，将香料、象牙运抵中国，而中国的丝绸、瓷器、铜钱也经由波斯、阿拉伯商人大量远销东非各地。元朝的海上贸易范围在宋代的基础上有了明显的发展，元朝中期之后海上丝绸之路进入鼎盛时期，13—14世纪，南印度和中国之间的海上交通已全都被中国帆船所操纵，东西海路的畅通，为明初郑和下西洋的伟大航海活动奠定了基础。
宋王朝结束了五代十国的战乱，统一了中原地区，社会基本稳定，经济由恢复逐渐走向发展，文化事业随之兴旺发达。宋代是中国科技大发展的时期，我国古代文明的重大标志—四大发明中的三项—印刷术、火药和指南针都是在宋代得以完善和广泛应用并传到海外。英国科学家培根曾经评价宋代的科技“我们应该观察各种发明的威力、效能和后果，最显著的例子便是印刷术、火药、指南针，这三种东西曾经改变了整个世界事物的面貌和状态。第一种在文学方面；第二种在战争上；第三种在航海，由此产生了无数的新变化。这种变化是这样大，以致没有一个帝国、没有一个教派、没有一个赫赫有名的人物能比这三种机械发明在人类事业中产生更大的力量和影响”
。
印刷术是我国古代最伟大的发明之一，宋代出现了雕版印刷之后，书籍的品种和数量大幅增加。北宋庆历年间，毕昇在总结前人经验的基础上，首创了泥活字印刷术。毕昇发明活字印刷之后，中国西部的西夏和回鹘在活字印刷的影响之下，从泥活字印刷演进到了木活字印刷。我国的活字印刷首先向东传到了高丽。南宋和高丽的海上贸易很频繁，商人带去了大量的印刷书籍，南宋政权被颠覆前后，大批宋人渡海到高丽避难谋生，江浙一带的很多印刷工匠将中国内地的活字印刷术传到了高丽。高丽政府设置书籍院，管理铸字印书事务，促进了朝鲜金属活字印刷术的普及。5世纪，朝鲜成为世界上第一个铸铅活字的国家，并诞生了世界上第一本铅活字印刷书《通鉴纲目》。北宋初年由政府主持雕版印刷历史上第一部佛经总集《开宝藏》。宋太宗将一部佛经赐给了日本僧人带回日本，这部佛经传入日本后对促进日本的印刷术发展起到了推动作用。公元1009年和1014年，日本用中国方法雕版刻印了两次《法华经》，这是日本正式印刷书籍的开始。元代时佛经以外的经典书籍更多地传入日本，这些书籍的大量翻印刺激了日本雕版印刷业的发展。1592年，日本的丰臣秀吉侵略朝鲜时从朝鲜掠夺走了全部的活字印刷设备并于1593年活字印刷了《古文孝经》，它标志着中国的活字印刷经由朝鲜传入日本。此时期，中国的印刷术也传到了越南，促进了越南印刷事业的起步。陈朝陈太忠宗元丰年间木印的户口帖子就是中国印刷术在越南的使用证明。14世纪中叶，南洋的暹罗（今泰国）、真腊（今柬埔寨）、爪哇国（今印度尼西亚）等都曾得到中国明朝政府赠送的刻印本《大统历》和“大明宝钞”，随之我国的雕版印刷术传入南洋各国。我国的印刷术在13—14世纪，经由西北的陆上丝绸之路向西传到了西夏、畏兀儿、中亚和欧洲地区。12—13世纪，中国西部地区的西夏和回鹘在中原地区活字印刷术的影响下将泥活字印刷演进到了木活字印刷，促进了中国印刷事业的发展。13世纪末期，意大利人马可·波罗把中国雕版印刷的纸币带到西方，刺激了欧洲人对于印刷的学习和改进。14世纪末德国出现了最早的雕版印刷宗教图。由于雕版印刷术不适用于拉丁字母等拼音文字，所以在欧洲没有得到广泛的应用，自活字印刷术问世后，欧洲的印刷术才迅速发展。我国宋代的毕昇发明的活字印刷术比德国人古登堡使用的金属活字印刷术早400年。1456年前后，德国的活字印刷术很快向欧洲各国传播：意大利、瑞士、捷克、法国、匈牙利、葡萄牙、英国等在15世纪都先后设立印刷所出版书籍。1539年欧洲的印刷术传到了墨西哥；1563年俄国莫斯科开设第一所印刷所；1638年英属北美（今美国）设立第一个印刷所；1802年澳洲悉尼出版了第一本印刷书籍，至此印刷术传遍全世界。印刷术对世界的影响之大，以至于美国的科普学家对此有这样的评价：“印刷术虽然没有立即带来科学革命……但它必然导致这场革命，反过来看，如果没有印刷术，这场科学革命也许是不可能的。”
火药也是我国古代四大发明之一。火药虽然是宋代以前的炼丹家发明的，但由于宋代手工业生产的发达以及战争的需要，火药在宋代已从道家的炼丹炉中解脱出来逐渐运用到军事领域。宋太祖赵匡胤年间就曾用火箭法、火炮法等火药武器。宋还在开封设置了“广备城作”—一个制造战争物资的国防工厂，火药成为国防所需的重要物资。元代，我国各民族政权之间的战争使得中原汉族发明的火药、火箭和火球等武器传播到了北方各少数民族地区。辽、金、蒙古等少数民族政权组织火器技术人员在研究汉族的基础之上创立出了新型的铁火炮等武器并广泛运用于对外战争中。13世纪后期，元军用兵高丽、日本、安南、爪哇时把中国的火器技术传播到了那里。火药及火器技术向西传播首先从阿拉伯开始，而后经由阿拉伯传到欧洲各国。在8—9世纪，我国的硝就随着炼丹术传入阿拉伯帝国，“硝被阿拉伯人用于燃烧方面，当始于1225年到1248年之间”。
火药由阿拉伯国家传入欧洲经历了两个阶段 ：第一个阶段是13世纪下半叶，阿拉伯人的一本著作《制敌燃烧火攻书》，被翻译成拉丁文传到欧洲，让欧洲人了解了火药相关知识。同时，元军西征把各种火药和火器带到了欧洲的战场，让欧洲人见识到了火器的威力。第二个阶段是14世纪，欧洲国家之间的战争开始把火药、火器用于实战。恩格斯在《反杜林论·三暴力论（续）》里评价说：火器一开始就是城市和以城市为依靠的新兴君主政体反对封建贵族的武器，以前一直攻不破的贵族城堡的石墙抵挡不住市民的大炮，市民的枪弹射穿了骑士的盔甲，贵族的统治跟身穿铠甲的贵族骑兵同归于尽了。
指南针是中国文明对世界的又一大贡献。我国是世界上最早发现磁铁指极性的国家：公元前3世纪，《吕氏春秋》上就有“磁石召铁”的记录；东汉初年，王充的《论衡》已经记录了磁石的指极性。宋代中国劳动人民终于发明了指南针。北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记录了人工制造磁铁的方法。指南针应用于航海是宋代科技发展的一大成就。宋代中国的海上交通和对外贸易相当发达，泉州、广州等世界一流的商业港口吸引了很多阿拉伯人来做生意，指南针很自然地由阿拉伯商人传到了阿拉伯国家，而后传入欧洲。欧洲人首次提到指南针是1190年法国诗人普罗文写的一首诗，但大约15世纪之后欧洲人才将指南针广泛应用于航海领域。正是有了指南针的应用，哥伦布发现了美洲大陆，麦哲伦的环球航行和一系列地理大发现成为现实，各国之间大规模的经济文化交流和世界近代文明才得以突飞猛进的发展。
我国古代这三大发明对于西方现代文明历史进程的巨大推动作用，马克思有这样的评价：“火药指南针印刷术，这是预告资产阶级社会到来的3项伟大发明，火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场，并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的来说变成科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最大的杠杆。”
可以说，没有中国四大发明的西传，就没有欧洲的文艺复兴运动，也就没有欧洲的近代化。
元朝时，理学由高丽学者安尚（1243-1305）传入朝鲜半岛。他曾出使过元大都并得到了《朱子全书》，回国后在成均馆中讲授朱子学。他的学生白颐正在元大都先后定居十多年，刻苦研习朱子学，并把经典文献带到朝鲜半岛传授。理学13世纪末传入朝鲜半岛后，对朝鲜的学术及政局产生重大的影响：郑道传（1337-1398）、权近（1352-1409）等朝鲜理学家为解决内忧外患，断然拥戴李成桂推翻高丽王朝并于1392年建立起了李氏朝鲜。李氏朝鲜在理学家的帮助下，自建立之初就以理学作为制定内政外交的理论基础，从而确立了朱子学在朝鲜的官方哲学和正统学术地位。理学思想在李朝初期对朝鲜民族思想的统一、封建社会的发展产生了一定的进步意义。
南宋时期，入宋日本僧人们将大量儒家经典书籍带回日本并将其思想文化广为传播。日本禅僧园尔辨园（1202-1280）在日本宣讲《大明录》，大量引用程颐、程颢、朱熹等理学家的言论，系统介绍二程和朱熹的理学思想，被称为“日本传播宋儒的第一人”
。我国的理学由13世纪传入日本，经由一批日本的禅僧研习和传播，到15世纪的时候已经形成了萨南学派、海南学派和博士公卿学派。程朱理学和禅宗学说融为一体，长期成为日本封建统治的思想武器。
南宋末年理学开始从中国向越南传播。越南的陈朝开国皇帝陈太宗于1226年仿效中国科举制度重修国子监，重视儒学儒士。1253年创办国学院，为孔子、周公、孟子塑像，并绘制72贤图定期祭祀，同时昭告天下儒生到国学院讲习“四书”“五经”等儒家经典。被赞誉为“越南儒宗”的朱文安及其弟子们毕生都在研习和传播朱子学。越南统治者效仿中国的科举制度大大促进了朱子学在越南的传播。此时，官办学校不能满足学子对功名的追求，私学应运而生。私学的发展推动了朱子学在民间的传播及普及。1406—1427年，明朝短暂统治越南加速了朱子学在越南的传播。1428年，越南的黎利建立黎朝，黎朝十分重视制度建设和礼乐教育，广开学校振兴儒学，黎太祖设国子监，黎圣宗执政38年将朱子学确立为正统的国家哲学。
元朝时期的西域范围极广，元代的西域人被称作色目人，地位仅次于蒙古人，而高于汉人和南人。元军先平定西域后问鼎中原，西域人以元军士兵、俘虏或是贸易者的身份次第来到中原地区，他们与当时的中原人自由交往并受到中华文化的熏陶进而“华化”—就是在文化上影响吸收、接受和认同中华文化。最著名的如元朝的回族人瞻思丁（1211-1279），他在忽必烈时期被封为咸阳王，他在云南推崇儒学，提倡礼仪、种植桑麻、创立孔庙，对云南传播伊斯兰教和儒学文化都有重大建树，明代著名的航海家郑和就是他的六世孙。
另一例为回族人高克恭（1248-1310），他师从米芾父子、董源、李成，在诗词书画上都建树颇多。其作品传世者不在少数，例如《秋山暮霭图》《夜山图》等。元朝时期移居中原的西域人很多，他们爱慕中华文化，华化者甚众。
元朝建立了地跨欧亚的幅员辽阔的帝国，加上陆路、海路丝绸之路的便利交通，东西方使节、商旅的往来非常方便。在中西交通大道上欧洲各国的旅行家往来中国络绎不绝，其中最负盛名的是意大利旅行家马可·波罗。公元1271年，马可·波罗沿着丝绸之路坐船渡过地中海到达小亚细亚半岛，经由亚美尼亚折向南行到达伊斯兰教古城巴格达，由此沿着波斯湾南下向霍尔木兹前进，霍尔木兹濒临阿拉伯湾，由此从海陆两路东行可以到达中国。马可·波罗走陆路向北穿过了伊朗高原到达阿富汗，再翻越帕米尔高原过喀什，沿着塔克拉玛干沙漠西部边缘，经过敦煌、酒泉、张掖、宁夏等地，历时三年半的时间于1275年夏天抵达了内蒙古多伦的元上都并受到忽必烈的热情接见。1277—1280年，马可·波罗到云南旅游访问，他从北京出发，经由河北到山西过关中，然后过秦岭到四川成都渡金沙江到云南昆明。其后又游历了长江下游的淮安、高邮、泰州、南京、苏州、福州、泉州、杭州等城市。马可·波罗还在扬州担任了三年的地方官，他在中国期间奉命访问过东南亚的印尼、菲律宾、越南和缅甸等国家。马可·波罗先后在中国生活了17年，1292年马可·波罗从泉州起航，经过爪哇、苏门答腊，渡过印度洋到达波斯湾，完成了护送阔阔真公主下嫁益尔汗的使命后，经过高加索、渡过黑海到君士坦丁堡，于1295年抵达威尼斯。1298年，马可·波罗参加威尼斯舰队抗击热亚那战役，战败被俘。在监狱的四年时间里，他口述并由狱友写成了《马可·波罗游记》。《马可·波罗游记》全书分成四卷：第一卷记录了马可·波罗东游沿途的见闻，一直到其抵达元朝上都为止；第二卷记录了忽必烈的事迹以及元朝都城的宫殿、建制、政府以及马可·波罗向西南、江南游历的见闻；第三卷记录了日本群岛、南印度和印度海的海岸与岛屿；第四卷记录了鞑靼各政权之间的战争、北方各国的概况。全书记录的国家和城市有100多个，细节涉及这些国家的山川地形、矿物地貌、气候特征、工商贸易、特产、居民的肤色、宗教生活习俗、琐事见闻、朝章国故等。
当时的欧洲在罗马教会的统治下闭塞而愚昧。欧洲人以为基督教可以征服全世界，然而，中国元朝崛起并在亚洲建立了前所未有的大帝国，马可·波罗亲身探访元朝，并且记下了包括中国在内的多个国家的物质文明、精神文明和制度文明，他是第一个比较全面地向欧洲人介绍高度发达的中国物质文明和精神文明的人。《马可·波罗游记》将地大物博的中国形象展现在欧洲人面前，冲击了长期以来欧洲流行的“基督教文明至上”“欧洲中心”的狭隘的认知偏见，开阔了中世纪欧洲人的地理和视野，对欧洲人走出中世纪黑暗、迈向近代文明起到重要的启蒙作用。15—16世纪的一些航海家和探险家，比如哥伦布在读了马可·波罗游记后，受到巨大的鼓舞，激发起他们对于东方的向往和冒险激情。马可·波罗是当之无愧的中西文化交流的先驱者。