明末是一個西學東漸的時代，當時的科學技術發展水平已經被歐洲趕上甚至局部超越，因此當時明朝的一批有識之士積極地和西方傳教士接觸，向他們學習西方包括軍事技術在內的科學技術。
而后金勢力的崛起和西方殖民者的腳步迫近，使得明朝進行軍事技術的變革顯得尤為緊迫。當時就有這樣一位能人，率先推動中國歷史上軍事技術的第一次「洋務運動」，所打造的火器部隊讓野戰無敵的后金軍非常頭疼。如果他能夠一直幫助明軍進行軍事裝備的提升，或許明朝還能存續更久的時間。可惜他後來卻因軍隊嘩變問題，被明廷冤殺了，這是怎麼回事呢？
孫元化（1581～1632）字初陽，號火東，上海川沙縣高橋鎮人，是西洋火炮專家
皈依天主，潛心西學
孫元化是江東高橋鎮（今上海浦東）人，于1581年出生在嘉定縣高橋何家弄。
史載他「天資異敏，好奇略」，也就是說天生聰慧，擅長搞些特別的研究和技術，放在現在就是有天賦的理工男。他在年少時曾在上海縣徐光啟學館學習。徐光啟何許人也？明末著名的政治家和科學家，曾擔任過內閣次輔，跟隨利瑪竇學習西方的天文、歷法、數學、測量和水利等科學技術，積極推動「西學東漸」，《農政全書》便是他的名作。正是在這樣的環境下，孫元化密切接觸了西學，從此一發不可收拾。他在31歲時中了舉人，可是他太喜歡研究西學了，以至于沒有分多少心思在研究四書五經上，因此沒有考中進士，于是就跟著徐光啟繼續鉆研西學，主要專業為火器和數學。
孫元化在老師的介紹下和西方傳教士交流，看著老師皈依了天主教，他認為該教能「補益王化，左右儒術，救正佛法」。從現在的理解來看，就是天主教能夠彌補儒家和佛教當中的一些缺陷，對于營造良好的政治局面有補益作用，為明朝注入新的生機。于是他在40歲（1621年）也受洗入教，還邀請洋教士到家鄉嘉定傳教，使得嘉定成為當時中國天主教的活動中心之一。
薩爾滸 位置所在
在寧錦一炮打響
1618年，建立了后金政權的原明朝建州女真羈縻首領努爾哈赤起兵反明，隨后在薩爾滸之戰中大破明軍，進而攻克全部遼東州縣，威脅遼西。明軍此時戰力拉胯，無法在野戰中迎戰后金軍，那有什麼辦法可以遏制后金軍的攻勢呢？當時的明朝有識之士不約而同想到了火器。
其實早在明初時期，明成祖朱棣就建立了世界歷史上第一支成建制的火器部隊神機營，已經走在了時代的前頭。朱棣自己是戰爭天才，大大推動了火器發展并融入軍事建設當中。
可是到了明朝后期，火器尤其是火銃的發展基本停滯，隔壁日本的火銃研發都超過了明朝。在這樣的情況下，西方傳教士跟著殖民船隊來到了中國，帶來的西方火器被以徐光啟為代表的明朝大臣們所看中，決定引進并學習仿造。
當時的歐洲火炮「佛朗機炮」引進來后被仿制并改造為著名的「紅夷大炮」。
明朝時的紅夷大炮，最初為仿造荷蘭重型前膛
明朝天啟四年制的紅夷大炮銘文
面對后金軍的威脅，孫元化深感加強火器部隊的重要性，向朝廷呈上《備京》、《防邊》兩策，建議將先進的火炮安裝在城樓上用于守城。
1622年，兵部尚書孫承宗出任薊遼經略，采納孫元化的主張，修筑堅固的寧遠城防，并讓孫元化主持修建。吏科給事中侯震旸十分欣賞孫元化的才能，上奏推進他到寧遠城協助袁崇煥駐守。
袁崇煥本就主張堅城固守戰略，正好與孫元化的守城方略一致。孫元化又能將紅夷大炮這樣的大殺器擺在城樓上對敵軍展開遠程攻擊，彌補野戰戰力的短板，因此他非常受袁崇煥的賞識，被稱贊為「識慧兩精」。是騾子是馬，拉出來溜溜就知道了。1626年，努爾哈赤親率6萬大軍進攻寧遠城，袁崇煥率領全城軍民上下一心，在城頭布置了11門大炮，打出了「周而不停，每炮所中，糜爛可數里」的效果，讓后金軍大為驚駭。袁崇煥指示炮手對著努爾哈赤的大營就來一炮，當場就把努爾哈赤身邊的大臣炸死。
努爾哈赤雕像
努爾哈赤本人是否被炸成重傷，在學界觀點不一，但從他後來還組織征討察哈爾蒙古炒花部的行動來看，應該是并未重傷。但是不管怎樣，紅夷大炮在身邊把親近大臣當場炸死，肯定是給年邁的努爾哈赤巨大的心理沖擊。
努爾哈赤攻城不下，于是忿忿不平地撤軍返回后金，并在當年年底去世。其后，袁崇煥和孫元化都被大太監魏忠賢進讒罷免。皇太極即位后，為了樹立自己的威信，于1627年率大軍進攻寧遠和錦州。而錦州也修建了和寧遠一樣的炮樓和城防，再次讓后金軍鎩羽而歸。1628年，袁崇煥被崇禎皇帝朱由檢重新啟用，繼續打造關寧錦防線。但是1629年，皇太極率軍繞過關寧防線直撲北京，在京畿地區攪得里外開花，袁崇煥也被誣陷通敵等數罪凌遲處死。孫元化在關內關外隔絕的困境中，借助紅夷大炮，將駐防的八城和二十四堡守得巋然不動。
袁崇煥（1584年—1630年）
吳橋兵變造就莫大悲劇
孫元化想繼續堅持袁崇煥的防御主張，提出向廣寧推進防線，可是被朝廷否決。
他在跟著孫承宗鎮守了山海關后，被兵部尚書梁廷棟破格薦用孫元化為山東登、萊二州巡撫。當時原東江鎮的首領毛文龍被袁崇煥誅殺，其部下數萬人在部將孔有德、耿仲明、李九成等諸將的率領下被孫元化接收到登州和萊州。孫元化想要將這支部隊打造為對抗后金軍的火器部隊，于是在任上聘用了一批葡萄牙教官，專門教授制炮和炮擊戰術，在登萊用新改進的「鐵芯銅體」技術造炮，使得紅夷大炮完成了技術升級，而登州也成為了「東陲之西學堡壘」。孔有德、耿仲明、李九成等諸將都逐漸被訓練成為了掌握炮兵技術的將領。
皇太極騎馬圖
孫元化延續了袁崇煥重用遼人的方略，然而他忽略的一點是，這些安置在登萊兩州的原東江鎮兵馬主體是遼人，和山東兵不和，雙方屢有摩擦。
1631年，皇太極率軍圍攻大凌河城，孫元化受命派遣孔有德等人率領八百騎趕赴前線增援。結果孔有德一行兵馬趕到吳橋時，遭遇強對流天氣，且補給不足餓肚子了，加上和山東人不和，沿途之人都不愿意給他們補給。于是這支兵馬怨氣爆發，當場嘩變。而孔有德受毛文龍舊部李九成之子李應元的煽動，決定率領這支亂兵反戈一擊，殺回登萊。
孫元化聞訊后，急令張燾率遼兵守登州城外，與總兵官張可大一起對戰孔有德。可是孔有德和張燾是老相識，二人直接合兵一處擊敗張可大，抵達登州城下。耿仲明在登州為叛軍打開城門，孫元化率軍抵抗不住，試圖自刎卻沒成功，被叛軍俘虜。孫元化的葡萄牙籍教官團非但沒有趁機逃跑，反而堅決和叛軍作戰，12人戰死，15人重傷。孫元化在這幫遼兵里還是很有威望的，對孔有德等叛將曉以利害勸降，孔有德決定請求招安，朝廷也同意孫元化帶罪招撫。
登州在明末遼海形勢圖中的位置
然而這時候巡按王道純成了豬隊友。他代表的是山東本地官員的利益，想趁著這個機會把這伙遼人弄走，于是私自藏匿了朝廷詔書，使得叛軍長時間求招安不得，再次發動了叛亂。孫元化只得再次說服叛軍，讓他回朝陳明真相，幫叛軍獲得招撫。可是孫元化前腳剛離開，王道純后腳就襲擊叛軍，使得事態再次擴大。
這下回朝的孫元化就被袞袞諸公們認定為叛亂的主使者了，被逮捕到鎮撫司嚴加拷問，然后又被政敵們爭相彈劾攻擊。徐光啟想救救這個得意門生，但是不明就里的朱由檢連戰功卓著的袁崇煥都能輕易凌遲，更何況地位更低的孫元化呢？1632年，一代西學大才孫元化就這樣枉死在冤案之中。
《西法神機》是明代孫元化創作的軍械書
孫元化臨死前給三個兒子留下遺言：不要怨恨朝廷，也不要出來當官，整理遺作，報效國家。後來清軍南下，對孫元化的家鄉展開了「嘉定三屠」，他的一個兒子而壯烈殉國。孫家可真是滿門忠烈了。孫元化的《西法神機》《經武全書》也是中國最早介紹西洋火器、戰術的軍事著作，如果他沒有被冤殺，且明朝沒有那麼早滅亡，那麼中國和西方的科技文化交流進度肯定會更加推進。
孫元化的死和袁崇煥的死一樣，都是影響巨大的。之前袁崇煥的死，導致關寧防線的建設失去了主心骨，關寧軍內部也分化為多個派系，對朝廷十分失望。而孫元化的死讓孔有德等部將徹底失去了被招安的信心，又打不過被朝廷調來的關寧軍吳襄等人，只能聯系皇太極，渡海到遼東投靠后金去了。
這支火器部隊被皇太極一體接受后，后金也打造出了自己的火器部隊。在之后的明清大戰中，明軍最后一點相對于清軍的火力優勢也被消除，再加上關內農民軍勢力越來越強大，明朝的滅亡也就是時間問題了。
參考資料：
［1］《明史》《明史紀事本末》
［2］馮震宇，申亞雪 《關于中國科技史研究中的疏漏-孫元化與明末軍事技術及相關問題》
