自宋真宗之後，宋朝長期依賴每年送大量的銀絹維持與辽朝暫時和平共處的局面。然而，辽朝對宋朝軟弱態度不屑，企圖進一步侵占宋地。公元1075年，辽使萧禧來到東京，要求界定邊界。
當時的宋神宗派遣大臣與萧禧進行談判，但雙方爭論數日未果。沈括因其精通地理、認真細致而被選派為新任談判代表。他首先調查了歷史文件，並證明該片土地應屬於宋朝。沈括成功展示了一幅詳細的地圖，以此說服萧禧並達成協議。
隨後，沈括又奉命出使上京（即辽朝都城）。在那里，他收集了大量的地理資料，並且讓隨從官員熟悉這些信息。在談判中，他以有力有據的方式回應辽方提出的問題，使得杨益戒等人不得不放棄他們的無理要求。
沈括不僅在邊境事務中立下汗馬功勞，也是一位多才多藝的人文學者。他著作《天下郡国图》是他在地理研究方面的一次偉大成就。此外，他還對天文、历法、音樂、醫藥和數學等領域有深入研究，在各個領域都留下了豐富的貢獻。
晚年的沈括居住在江蘇鎮江夢溪園，這裡也是他寫作《夢溪筆談》的場所。在這本著作中，不僅記錄了他的個人研究成果，也記載了當時農民和工匠創新的發明，其中尤其值得一提的是活字印刷技術由毕升所創造。
活字印刷技術是我國古代四大發明之一，它比起之前使用木板雕刻更為便捷，可以輕易改動文字，這項發明對後世文化傳播產生了深遠影響。
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