被誉为“中国整部科学史中最卓越人物”的北宋杭州钱塘县人沈括（1031~1095），不仅写下了科学巨著《梦溪笔谈》，还发现了石油，并在数学、物理、化学、天文等各科都取得了非凡的成就。同时，他还是一位了不起的军事家，尤其是在科技强军上很有建树。

熙宁七年（1074年）八月，沈括调任河北西路察访使，提举河北西路义勇、保甲公事。河北西路地处北疆，与辽国接壤。沈括上任后，将工作重点放在改革军政和巩固国防上以应对突发事件。他一边熟读兵书，一边精心研究城防、阵法、兵车、兵器、战略战术等军事问题，编成了《修城法式条约》和《边州阵法》等军事著作，把先进的科学技术成功地应用到军事上。 

科学家的头脑就是不一般，为了弄清辽军驻扎在边境山里的情况，便于部署宋军兵力，抵御辽国骚扰，沈括计划利用自己的专长，把边境的地形状况做成一幅立体地图。应该就是今天的沙盘。为了制作好沙盘，沈括和几个军官打扮成猎人，装作进山打猎，实则进行实地勘察。晚上回来，他用锯末拌上面糊、熔蜡把勘察的结果制作成模型。经过20多天的勘察制作，一幅完整的定州西部山区立体地图就展现出来。哪儿是山脉、哪儿是河流，还有道路、桥梁、关卡、隘口等，通过这幅立体地图都看得清清楚楚，如同身临其境。为了搬运方便，沈括又让木匠照着这幅立体地图，用木头雕刻了一个副本，简称“木图”。这为后来打赢战争起到了很大的作用。 

同时，沈括还加强城防，指导修城筑垒及配置城防器械。他与助手、监丞吕和卿等撰写的《修城法式条约》颁行，边境州县参照建设城防，建成后的城防非常坚固实用，防御能力大大提升。沈括还注重开发利用北疆边境水塘河渠的天然水面条件建立水上防御体系，表现出沈括的战略眼光。在河北任上由沈括建议施行的军事整改措施总计有31项。 

后来沈括担任了国家的军器监长官，重点对弓弩甲胄和刀枪等武器进行深入研究，为提高兵器和装备质量作出了贡献。 

由于沈括熟悉兵器制作及兵法战术，他在研究弩机上，科学地揭示出古代弩机上安装瞄准镜（望山）所依据的勾股数学原理。熙宁年间，民间献了一个这样的射器，“偏架弩似而施干镫，以镫距地而张之，射之百步，能洞重札，谓之神臂弓，最为利器”，引起沈括的重视，对此进行研究改进，使这种神臂弓得到发展完善，随后沈括命令军器监大量生产，用来装备部队，作战效果明显。弓箭是宋军的主要装备，质量好坏直接影响到军队战斗力，沈括还反复对此进行研究，提出了“弓有六善”的观点，并从实践中总结出一套保证弓箭制作质量的经验： “凡弓初射与天寒，则劲强而难挽；射久，天暑，则弱而不胜矢，此胶之为病也。凡胶欲薄而筋力尽，强弱任筋而不任胶，此所以射久力不屈，寒暑力一也。弓所以为正者，材也。相材之法视其理，其理不因矫揉而直，中绳则张而不跛，此弓人之所当知也。”从而解决了弓箭制作上不少技术难题，提高了弓箭的质量和射程。 

元丰三年（1080年），为了抵御西夏，十分了解沈括能力的宋神宗任命他为延州知州兼鄜延路经略安抚使，全权负责管理当地的军政事务。为了保疆卫国，沈括十分注重军事科技的应用，尤其是制造使用先进武器。由于当地产石油，出于军事上的考虑，他对石油开发开采尤为关注，进行了深入的考察与研究，并将这种东西命名为石油。此后，石油的推广使用更为广泛，并且成为宋代军事武器猛火油，相当于现代的燃烧弹制作的主要原料。这种猛火油制作完成后，将其装入一个个铁罐里，送到军队备用。两军作战时，士兵将铁罐内的猛火油掷向敌军阵营内以烧毁敌方的城楼、帐幕、船只或辎重等装备。这在当时是一种比较先进的武器。 

沈括深知打仗中士兵的军事素质很重要。他用皇帝奖励的钱买来好酒，举办马术、射箭等比赛，对于获胜或是表现优良的人，沈括就亲自斟酒祝贺。众人的积极性都被调动起来，纷纷参加比赛，从而得到了训练。仅仅一年，沈括就练出了1000多名善于骑马射箭的勇士，使延州的兵力日益强大起来。 

沈括还把数学知识运用到军粮的运输上。当时正值宋军兵分五路大举进攻西夏，粮草供应是关系到成败的关键问题。为此沈括运用他的数学知识，对士兵人数与后勤民工的人数比作了精确的计算：若按一人最多负米六斗来计算，“人负米六斗，卒自携五日干粮，人饷一卒，一去可十八日。若计复回，只可进九日”。也就是说，除去运粮人自己所需，一位民工只能供应一个士兵十八天的口粮；若考虑军队来回的时间，一位民工所负粮食只能维持九天，照此计算，“若兴师十万、辎重三分之一，止得驻战之卒七万人，已用三万人运粮，此外难复加矣”。通过计算，为了保证粮草供应，他广泛动员当地民众支援前线，收到了很好的效果，这也得益于他的数学才华。 

有了这些科技强军措施，沈括在应对西夏的战争中才有了胜算的把握。 

鄜延路与西夏接壤，宋军在此共设九个将领。宋神宗抽走了八位去打仗，只留下一位负责后方的保卫工作。西夏觉得沈括这边兵力空虚，有机可乘，于是派兵进攻鄜延路边境。面对敌强我弱的局面，沈括丝毫没有惊慌，而是一面调兵遣将，做好后勤粮草保障；一面到处宣传，说自己要亲自率军迎敌，稳住军心。 

沈括采用了避实击虚、声东击西的战术来调动西夏军队。他派出唯一留下的将军曲珍带着两万军卒，扬言要去攻打西夏的一个重镇葭芦。西夏军信以为真，立即调动人马，在曲珍通往葭芦的路上严阵以待。但是他们没有料到，曲珍的军队突然转向，杀到西夏的另一重镇金汤。金汤守军猝不及防，曲珍很快攻下金汤，斩敌首千五百级，还俘获数千西夏官兵。 

沈括接着又令曲珍部队在拿下金汤后立即发兵，再去攻打葭芦。西夏军慌了，立马又在曲珍前进的路上再次布防。而就在这个时候，沈括派出另外两支小股部队，从后面迂回，直扑葭芦。西夏军意识到落入圈套，立即回师救援，但为时已晚。宋军再次攻下葭芦，得地二百里，大获全胜。沈括这几招把西夏军给打蒙了也打怕了。 

这次战役堪称北宋的一个经典战例，不仅是沈括高超军事指挥才能的体现，同时也是他推行科技强军成效最好的检验。