自宋真宗之后，宋朝依靠大量银绢维持与辽朝的和平共处。然而，辽朝利用宋朝软弱态势，不断寻求扩展领土。公元1075年，辽使萧禧来到东京，要求划定边界。
宋神宗派大臣与萧禧谈判，但双方未能达成一致。沈括因其精通地理而被选派出使。此前，他曾是王安石新法的支持者。在枢密院查阅历史文件后，沈括证明了那片土地应属于宋朝。他带去的地图让萧禧无言以对。
沈括随后再次被派往辽国，与宰相杨益戒讨论边界问题。在没有空隙可乘的情况下，杨益戒尝试使用蛮横态度，但沈括坚守正义，他指出辽军背弃盟约、企图用武力胁迫，使得对方最终放弃了无理要求。
归来的途中，沈括详细记录各地地形和风俗，并将这些资料整理为献给神宗的作品。他的贡献不仅在于维护边境安全，更在于对科学研究的推广。他还参与编制全国地图，并在贬谪期间完成了《天下郡国图》——当时最准确的地图之一。
此外，沈括涉猎多学科，如天文、历法、音乐、医药等领域，其中他尤其擅长观测北极星位置。此外，他晚年居住梦溪园时，将一生所学记载于《梦溪笔谈》，其中包括发现活字印刷技术，这是一项影响深远的发明，为书籍传播开创了新的时代。
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