公元二百五十六年，经过洮西之战的胜利，作为诸葛亮接班人的姜维自信心爆棚，要再度北伐，遭到了众多的反对，包括一向支持自己的夏侯霸。但姜维一意孤行，抛出“五可胜”高论，执意出兵。等到了祁山，发现邓艾早已在祁山立下九个寨栅，“势如长蛇，首尾相顾”。显然，人家魏军早已做好了在这儿打群架的准备。
原来，姜维在洮西之战退兵后，魏将大多认为蜀军短时间内不会再度发起进攻，邓艾却不以为然，他认为：“洮西之败，非小失也，破军杀将，仓廪空虚，百胜流离，几于危亡。今以策言之，彼有乘胜之势，我有虚弱之实，一也。彼上下相习，五兵犀利，我将易兵新，器杖未复，二也。彼以船行，吾以陆军，劳逸不同，三也。狄道、陇西、南安、祁山，各当有守，彼专为一，我分为四，四也。从南安、陇西，因食羌谷，若趋祁山，熟麦千顷，为之县饵，五也。贼有黠数，其来必矣。”邓艾认为，蜀军在兵势军心、兵将和谐、武器装备、后勤保障诸方面都占有很大优势。
正史中的这段记载，演义中邓艾也有类似的描述，邓艾称之为姜维“五必出”。当然，无论是正史，还是演义，邓艾都没有提蜀军的弱点。蜀军缺少骑兵部队，机动能力不高，数量又处于明显的劣势，后勤保障困难。更重要的是，魏军有智计远胜姜维的邓艾。邓艾不提蜀军劣势可以理解，因为作战就要把形势估计的严峻些，做最坏的打算，才能有机会争取最好的结果。而姜维无视己方弱点，就不可理解了，只能解释为，他现在已经被胜利冲昏了头脑。
果然，不仅姜维必然出兵为邓艾准确预料，就连出兵首战地点祁山都被准确预测，立下寨栅严阵以待。眼看进攻祁山不成，姜维只好留鲍素（正史没有记载此人，疑为罗老先生虚构的人物）屯兵祁山谷口，自己出董亭（今甘肃省武山县南）袭击南安（今甘肃省陇西渭水流域）。段谷之战形势如下图所示：
但姜维的意图很快被邓艾识破。邓艾先期抢战要地武城山（今甘肃省武山县西南），打败姜维前军。姜维丧失地利，进攻不得，想立营寨也被邓艾指挥魏军冲散。眼看进攻南安已无可能，姜维只好连夜渡渭河，依山而进，谋求攻取上邽。姜维的进攻方向又一次被邓艾准确预料，早在预料姜维袭击南安时，就认定姜维攻取不了武城山，必然进攻上邽，于是预先在段谷（今甘肃省天山市麦积区西南）设下埋伏，蜀军惨败，十多名将领被杀，数千人阵亡，一万多人被俘。姜维拼死杀出，退回了汉中。这样，段谷之战就以蜀军完败、惨败而告终。
蜀军为什么会在段谷之战中惨败？
从魏方看，取胜的最重要原因，无疑是邓艾卓越的军事才能。邓艾不仅预料到姜维必然出兵，还准确地预测了姜维进攻方向，处处抢得先机。邓艾的胜利，是利用地理克利制胜的典型。据史料记载，“艾幼年素有大志，但见高山大泽，皆暗记于心，归后画成图本，标明何处可以屯兵，何处可以屯粮，何处可以埋伏。人皆笑之，独司马懿奇其才，遂令参赞军机。”由此可见，邓艾重视地理，是一向如此，所以段谷之战取得大胜，绝非偶然，不是靠什么运气，而是他重视地理因素的必然结果。在邓艾对陈泰说出姜维的进攻方向，以及魏方应对措施时，陈泰感叹：“吾守陇西二三十年，未尝如此明察地理。”后来邓艾奇袭阴平，成为战争史上的经典，这是邓艾善用地理的又一典范。
回头再说一说姜维，为什么会有段谷惨败？
有人认为，从段谷之战过程看，姜维完全实现了调动魏军于上邽的目的，谋略水平相当高。攻祁山、南安都是虚招，在于吸引魏军紧密跟随，魏军跟着蜀军在陇西由东而西、由西而东绕了大圈，达到了疲劳魏军的目的，又能为胡济军出祁山参战赢得时间和空间，只是很不幸，胡济竟然“失誓不至”，计划的最后一步落空，遭到大败。事实果真如此吗？我认为，姜维攻祁山、攻南安都不是虚招，都是看到魏军有备（攻祁山），或丧失地利进攻不下（袭击南安被兵阻武城山）的情况下，不得已改变进攻路线。如果说，蜀军忽东忽西，调东魏军跟着兜圈，达到所谓“疲劳魏军”的目的，蜀军自己何尝不疲劳？况且，无论是武城山还是段谷，魏军都先期到达，以逸待劳，谁更疲劳，不言而喻。
段谷之战惨败的一个重要原因是胡济“失誓未至”，姜维不得不以疲惫之师独自抵抗魏军。但姜维的本来目标不是上邽，为什么会提前与胡济约定会师于上邽？有人就是根据姜维与胡济相约上邽，得出姜维进攻祁山和南安是假，真实目标就是上邽这个结论的。我认为，真实的情况是姜维受阻于武城山，准备向东袭击上邽时与胡济约定的。胡济应该是答应北上，不然史书不会用“失誓不至”的表述。至于为什么“失誓”，至今仍是未解之迷，后人曾做出种种猜测。我认为，假设胡济如期到达，段谷之战取胜可能也几乎为零，只是可能不至于败这么惨。
除了胡济援军未到外，姜维惨败的一个重要原因是“轻兵深入，粮饷不继”。可见，姜维急于立功，不等粮食送到就开干。或许姜维发现了问题的严重性，求援于胡济，很可能让胡济带粮食率重兵救援，以弥补轻兵深入，不待辎重的错误。而胡济没有来，不仅是援军力量没有发挥，还导致自己所带军队没饭吃，饿着肚子打群架，不败就怪了。
段谷之战对三国后期的走势产生极大的影响。魏方下诏褒奖，邓艾“迁为镇西将军，都督陇右诸军事，进邓侯。分五百户封子忠为亭侯。”可见魏方欣喜程度。就蜀方而言，“星散流离，死者甚众”，《姜维传》记载为“众庶由是怨，而陇以西亦骚动不宁”。“众”是众臣，“庶”是平民，说明蜀国朝野普遍反对姜维对外战争了。同时这也说明，段谷之战后，蜀汉的势力已无法控制陇西，陇西不再是蜀汉进取关中的战略基地，反而成为后来魏灭蜀的战略支点。段谷之败后，姜维上表自贬为后将军，虽然仍是辅政大臣，威望断崖式下降，投降派逐渐占据舆论上风。
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