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是那样陡峻险怪，挺拔高耸，景色奇秀。原来这些山峰全座落在谷地当中，
四面被山包围着，所以从山外向里看就发现不了什么。更奇怪的是，从山外
高处看，各峰的顶与高与地面几乎相平，有的还低于周围山的山脚。
这种奇异的景象是如何形成的呢？沈括再一次进山仔细观察，探寻其中
的奥秘。他踏遍谷内的山岭溪涧，发现山峰顶部都有岩石被水流侵蚀的痕迹，
由此他得出结论：由于山谷中的泥沙被大水冲走，只剩下坚硬巨大的岩石高
峻挺立，这就形成了山谷内千峰竞秀的奇特景色。由此他还联想到陕北一带
的黄土高原中，突立的黄土柱往往高达几十米，这和雁荡山奇峰形成的原因
一样，是水流长期冲刷的结果，只是一个为石一个为土而已。
这年四月，沈括还朝。不久，辽国不断在边境挑衅，北方局势吃紧。为
加强边境防御，朝廷任命沈括为河北西路察访使，任务是视察和整顿边防。
进入太行山区后，他突然发现远处山崖上横着一层怪怪的石壁，就象一条长
带，走近一看，原来是许许多多的螺蚌壳和卵形砾石。
“山上怎么会有海边才有的东西？真是奇怪！”又走了一段路，沈括发
现前面岩层中又有这样的东西。他取了一些样品，仔细观察了一番，一点不
错，真是只有海里才有的东西，那为什么到这里了？沈括思索着。
“沧海桑田”，沈括想到了这句习语。大海可以变为桑田、桑田也可以
归于大海，这就是说海陆可以相互变迁。这里东离大海虽有千里之遥，但在
上古时代可能就在海边，所以才会有这些东西。这一大片陆地都应是后来水
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流携带的泥沙沉积，并靠水流冲积而形成的。”
关于水流冲积可以形成陆地的观点，沈括是第一个提出来并做出解释
的。西方提出这个观点的英国学者赫顿，是生活在六百年之后的人了。
沈括到处视察边防后，发现薄弱环节就立即采取措施。他在半年时间内，
经批准采取了三十多项防务措施，这些对于保障边境人民的生命财产安全起
到了积极的作用。
其中一项重要措施是挖掘陂塘。早在宋辽交战之初，两国接壤的河北平
原上，为了阻挡辽军尤其是骑兵的前进，宋修筑大面积塘泊阻挡，这种措施
起到一定的作用。但许多陂塘因年久失修，失去了防御价值。为了对付辽国
新的进犯，沈括利用原来修建的陂塘，加以重修和扩建。例如徐村淀的修复。
此淀原是深州（今河北深县）北部的门户，防御作用很重要，因长期废弃已
干涸，此时的深州城就直接暴露在辽国骑兵的铁蹄之下。经沈括设计，奏请
朝廷批准后，花了两年时间引来河水注入淀内，形成了五十里水上防线。
沈括还积极在边境推行新法中的保甲制度。具体地说，就是每十户编成
一保，有保长；十保为一大保，有大保长；十大保为一都保，有正副部保长。
保户中的男子为保丁，政府允许他们使用兵器，练习武器。这种制度的推行，
可以作到寓兵于民，加强政府的军事力量。
此外，他还在边防线上的重要位置修筑城防，在交通枢纽处架设浮桥，
在许多前沿阵地安置营寨等等。总之，沈括这次北方之行采取了许多措施，
加强了北部边防。这是王安石变法重要目的——富国强兵的一个主要内容。
沈括作为一名精通科学的政治家，十分注意在变法中为加强国家军事实
力而研究军事学。由于他博学多才，又处事干练，所以倍受器重，北方之行
尚未结束，朝廷又委派了他新的职务——兼制军器监。这是王安石变法中为
增强军事实力，进行军事改革、加强兵器生产所设的新机构。沈括在任此职
一年之中，结合自己很早就研究过的军事理论，在实际应用中进行更深一层
的军事学研究取得了可观的成绩。
一是修订完善了《九军阵法》。古代作战讲究排兵布阵，即阵法。阵法
能否与作战时的客观形势相结合，使其利于发挥战斗力，是取胜的一个重要
因素。当时的作战阵法是由郭固等人制定的，他的方案是让九军共为一营阵
（行为阵，住为营），外面环绕一个驻队，这样就把十万军队集中在方圆十
里的范围之内。各路帅府的将领和宋神宗对于此阵法均不满意，神宗就令沈
括重新制定。沈括经过仔细研究，发现这种阵法不利于实战，列阵方法有很
大缺陷，在实战中是难以找到方圆十里而无山丘、河流、树林等障碍可供按
图布阵的地方，这样的阵法也不利于士兵发挥个人战斗力。因此，他提出新
的《九军阵法》方案：九军各自为阵，占据有利地形；前后左右分列，根据
地形自成营阵。这样，作战时各军分合自如，敌人攻击一点则全军合力围攻。
沈括提出的新阵法，配合默契、运动自如，宋神宗下令颁行。后来，沈括把
自己对于阵法的研究编著成《边州阵法》，被作为军事资料存于军事部门。
二是制造精制武器。首先他制造了新式兵车。兵车是我国古代一种很有
威慑力的武器，它进攻时威力巨大，退时又能参预防守。沈括参考了古典文
献，根据当时作战的实际需要，制造了新式兵车，挑选军士演习新的车战阵
法，得到了宋神宗的赞许。沈括还对制造精良兵器的技术进行了科学研究。
他亲入兵器作坊，通过仔细观察研究了熟铁和钢的区别，同时他也掌握了冷
锻和热锻两种不同的锻造方法。锻造成的钢都非常坚韧，用它制甲，在五十
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步外用强弩射它，箭不能入；偶尔射中甲片上用来缝缀的钻眼，箭头的铁竟
被钻眼边缘的钢反卷过来。掌握高超的制造技术，目的是提高武器的质量，
是最终达到“富国强兵”的变法目的的重要方面。
在此之前，宋朝的武器大多由各地制造，往往粗制滥造，质量低劣。许
多刀枪经过剥蚀，锈结成团、没有锋芒；有的盔甲甚至用纸麻缝就，稍一用
力就会破烂。有人形容说：别看国家的武器成千上万，可真能派上用场却少
之又少。然而在沈括等人的努力下，军器监成立仅一年多，各种军器生产增
加少则一两倍，多则数十倍，而且质量也有了极大的提高。据史书记载：此
时各种武器国家准备充足，质量有了保证。真要打仗，可以供应几十年。
三是沈括还研究了作战防御技术。他在进行上两项研究的同时，也研究
了城防战术，编著成《修城法式条约》一书。此书记载了当时城防用的敌楼、
马面及团敌等防御战术，并总结了防敌筑城的经验。
综观沈括参预王安石变法的这一历史时期，我们可以看出沈括不仅是一
位积极推行实践新法的政治家，同时也是一位杰出的自然科学家。他参与王
安石变法运动态度坚决而明确，为国为民办了不少实事。尽管他从河北回京
后，王安石曾一度听信大臣吕惠卿的谗言，对沈括产生了怀疑。但沈括始终
对王安石表示出尊敬与钦佩，从未说过半句怨言；就是在新法失败后，王安
石被罢相还乡，沈括在自己的著作中提到王安石还称之为丞相、荆公，并歌
颂他清正的人格和革新的精神。
四、出使辽国 主持三司
熙宁七年（1074年），宋辽边境形势紧张。辽国派使者到开封向宋神宗
递交了国书，上面指责宋军越过北方边界，增修防卫工事，破坏宋辽和约。
这实际上是辽已不满足于小规模的武力掠夺，而企图通过外交途径来占取宋
朝土地。不久，两国在边界举行了谈判。由于辽国本身只想占领土地，对于
是否和谈则不感兴趣，甚至派兵武力威胁。结果谈判从夏到冬，毫无结果，
陷入了僵局。
为了尽快解决边界问题，宋神宗就想派使者直接与辽统治者交涉，可是
派谁去合适呢？他很快想到了精明博学的沈括。于是准备让沈括在熙宁八年
（1075年）三月使辽。就在这时，辽方增派的使臣萧禧带着国书来到开封。
他一来就摆出一副蛮横态度，不肯以礼朝见宋神宗；辽国的国书也措词强硬，
不仅指控宋军越境挑动事端，而且将上次谈判出现僵局归咎于宋使，并再次
要求重新划分蔚州、应州、朔州三州边界。宋神宗同时得知辽国已在边境集
结军队，由于畏惧辽国，他同意作些退让。但萧禧得寸进尺，要求对于三州
土地以分水岭为界划分，这样辽是大占便宜的。按照惯例，使者在对方都城
停留时间不超过十天，但萧禧却赖在使馆不走，扬言不按辽国的要求办就决
不回去。这样，事情拖了一个月。
这时，沈括通过了解情况、查阅档案、研究地图，弄明白了边界的实际
情况。他对神宗说：“根据我国和辽国以往的条约和我国这次的让步，已经
符合辽国所谓的分水岭界线，可以同意辽国的要求，以阻止萧禧进一步提出
要求。为了摆脱萧禧的无理纠缠，并把两方以前签订的有关条约整理后通告
辽国，宋神宗决定撇开萧禧，立即派沈括使辽。萧禧闻讯，怕到手的功劳跑
掉，更何况以分水岭为界的要求已达到，所以他与宋朝代表交换了划界文书。
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这样，两国边界谈判有了最终结果，这是建立在宋朝作了让步的情况下达成
的。为了把这个事实肯定下来，以免辽国再生事端，宋政府再派沈括使辽，
名义是赴辽答礼回谢。
沈括估计辽国不会就此罢休，此行必然困难重重。为了不辱使命，保卫
国家的领土主权，胜利完成使命，他作了充分周密的准备。沈括更加仔细地
查阅了档案文献资料，研读了有关文件几十篇。他不仅自己研究，同时要求
随员也都作到了如指掌。四月中旬，沈括率随行人员由京城出发了。早在出
发之前，沈括已经把个人安危置之度外，作了以死报国的决心。当到宋辽边
界雄州时，他写下了一封遗书，请哥哥沈披（时任雄州安抚副使）转呈朝廷，
信中大意是：
“假如臣不能生还，辽军必然倾国入犯，他们的军器武艺，都不及我方，
不过依靠军士能吃苦耐劳，行军不带粮草而已。制敌的方法，应该会合西山
的人马来守卫磁州、赵州。黎阳一带河道窄狭，容易被敌跨渡，所以应分澶
州、大名驻兵，去扼守黎阳白马津；同时怀州、卫州坚壁自守，以阻塞通路。
辽军难以西进，必从中路出兵长趋河桥，此时我军就可以决在齐贾河堤，引
水淹灌敌人，辽军即使有百万之众，也难免全军覆没。唐河发源于西山，可
以用沙袋将它壅塞，等到敌人北归，就决放河水断其后路，镇州、定州的守
军再火速出击，就会以迅雷不及掩耳之势，痛歼入侵之敌。”
这封遗书写得何等雄壮！在千钧一发的重大关头，沈括考虑的不是个人
的生命，而是国家的安危，这是一种多么强烈的爱国之心！
作为一位科学家，沈括也念念不忘科学研究。进入辽国后的一天黄昏，
雨过天晴，一道彩虹出现在前面的山涧之中。沈括不顾草深路滑到涧前观望，
又派人过涧与彩虹对立，进行实验观察，发现彩虹就变得有些模糊了。因此
他认为：彩虹是雨后折射阳光所形成的。并且发现彩虹的位置与太阳位置是
相对的。他还发现辽国境内有一种新奇的动物，它们前足很短后足很长，走
路时用后腿向前跳，这实际应该是归属于现代沙漠地区的跳鼠一类的生物。
沈括特地捉了几只，准备带回国研究。对于异国的风土人情，服饰习惯等情
况，他更是处处留意观察、记录，作为资料保存。这些不仅表现了沈括作为
一位科学家有着执着的探索精神，而且也反映了他作为一位政治家面对艰险
却镇定自如的无畏气概和必胜信心。
五月二十三日，沈括一行到达永安山，辽朝皇帝辽道宗正在此打猎，两
天后接见了他们。二十九日，辽方枢密副使杨遵勖（xù）与右谏议大夫梁颖
等设宴招待宋使，双方开始谈