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最震撼的是他主持的"全国药材普查"。嘉佑六年（1061年），苏颂向仁宗皇帝上奏："欲求天下道地药材，须令州县各图上状。"朝廷遂下诏全国各州郡，要求"每味药材附彩图一幅，并注产地、采集时节、形态特征"。这场历时四年的普查，共收到1565幅药材图谱和1037条注文，苏颂将其整理成21卷《图经本草》，其中"人参图"详细标注了"根茎如人形，面有孔眼如眼目，须如人形"的鉴别特征，"黄连图"则画出了"叶似冬青，花黄，根黄而细"的形态，这种图文对照的科学方法，比欧洲最早的药用植物图谱《纽伦堡本草》早了400年。
《图经本草》中还记载了一个硬核实验：为验证"曼陀罗花"的麻醉效果，苏颂让弟子在不同剂量下尝试服用，记录下"服三钱，即昏昏如醉，割疮灸火不觉痛"的精确数据。这种"以身试药"的精神，连后世李约瑟都在《中国科学技术史》中感叹："苏颂的药物学研究，已具备现代药理实验的雏形。"
治平四年（1067年），苏颂以三司度支判官的身份出使辽国。当时宋辽关系微妙，辽道宗耶律洪基故意出题刁难："闻南朝有苏颂，能知天上星辰几何？"苏颂不卑不亢答道："天球列宿，中国知其名者三百六十有五，若疆域分野，则岁差（注：指地球自转轴周期性摆动引起的星空方位变化）之说，非一时可尽。"随即当场背诵《步天歌》中二十八星宿的星官名称，连辽朝司天监都惊得合不拢嘴。
更绝的是他的"间谍"操作。在辽国境内跋涉时，苏颂每到一处就用"窥管"（早期望远镜雏形）测量北极星的高度，结合《武经总要》中的地图，悄悄绘制辽国的地形地貌图。他发现辽国道宗每次设宴时，总让乐师演奏《梁甫吟》，便推断其"慕汉文化而心有不臣"，遂在《使辽语录》中提醒朝廷："辽主好经史，然其俗尚武，不可不防。"
返程途中，辽人故意绕远路刁难，苏颂却凭借超强记忆力，将途经的"三十有六渡，川原平衍，草丰水美"等细节一一记录。当辽使炫耀"木叶山乃我朝龙兴之地"时，苏颂立刻反驳："按《史记·匈奴列传》，燕、赵筑长城至辽东，当在木叶山西南，此实中国故地。"一番引经据典，说得辽使哑口无言。
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