阅读材料，回答问题。 

材料一：隋唐时期……庶族中小地主的经济实力不断增强，他们积极要求参政，希冀通过某种形式改变政治地位。而统一的中央集权官僚体制的确立，又急需一大批有能力、有才华的官吏充实到官府机构中去，从而使政令畅通，官僚机构得以正常运转，实现进一步遏制地方割据势力、加强皇权、巩固中央集权的目的。 

——谢兰荣《中外教育简史》

材料二：世皆知的印刷术、火药和磁石，人类的世界因为这三种发明而为之改观。首先是在学术上，其次在战争中，最后是在航行方面，而由此又引出了不计其数的变化。由此，人类的文明也得到了极大的发展。 

——培根《新工具》

①材料二中“首先是在学术上”的发明到宋朝有哪方面的改进？“在航行方面”的发明产生了什么影响？结合所学知识，概括宋代科技发展的原因。 

材料三： 

                                        

“交子”发行初期，由于发行额、流通时间和地区都有一定的限制，并有定额的发行准备金能够兑现，因此使用情况尚好，对商业往来起了有益的作用。……纸币的产生和应用，把货币制度推进到一个新的阶段。 ——复旦大学、上海财经学院合编《中国古代经济简史》

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②材料三中的纸币最早出现在哪个地区？其有怎样的历史地位？根据材料三回答纸币的产生给宋朝社会带来了什么变化？