中國歷史學(xué)家陳寅恪先生曾評論：“華夏民族之文化，歷數(shù)千載之演進(jìn)，造極于趙宋之世?！遍喿x材料，回答問題。
材料一：五代十國時(shí)期，南方興修了許多水利工程……兩宋時(shí)期，南方的水利灌溉事業(yè)大大超過北方?！z棉紡織業(yè)、造紙業(yè)中心及對外貿(mào)易港口多集中在南方。1159-1179年，南方人口由1600多萬增加到2900多萬。
材料二：宋代文學(xué)在中國文學(xué)發(fā)展史上有著特殊地位，它處在一個承前啟后的階段，即處在中國文學(xué)從“雅”到“俗”的轉(zhuǎn)變時(shí)期。所謂“雅”，即主要流傳于社會中上層的文人文學(xué)，有詩、詞等；所謂“俗”，即主要流傳于社會下層的小說、戲曲等。

材料三：它們改變了世界的歷史：第一項(xiàng)發(fā)明是在文字交流方面，第二項(xiàng)發(fā)明是在進(jìn)行戰(zhàn)爭方面，而第三項(xiàng)則是在辨別方位方面。……就對人類的巨大影響和力量而言，沒有哪一個王國、哪一個宗教或者哲學(xué)能夠與這三大發(fā)明相比。
--弗朗西斯?培根《新工具》（1）根據(jù)材料一并結(jié)合所學(xué)知識，指出宋代經(jīng)濟(jì)格局發(fā)生了什么變化？試分析產(chǎn)生變化的原因。
（2）宋代文化繁榮。請寫出材料二繪畫作品的名稱，并指出宋代文學(xué)領(lǐng)域的主要成就。
（3）根據(jù)材料三并結(jié)合所學(xué)知識，指出宋代哪三大發(fā)明領(lǐng)先于世界？
（4）綜合上述材料及所學(xué)知識，分析宋代科技文化繁榮的原因。