在经历萨尔浒惨败之后，大明朝在辽东的精锐损失殆尽，自此开始攻守易势。
既然“兵”不如人，那么就只能从“器”上面找补。
但是本土的火炮技术，虽然在明初并未落后于西方，但是从明中期开始就不太行了，当时从葡萄牙引入的佛郎机炮，最大型号装药也有1斤左右，射程不到500米。
自行仿造的无敌大将军属于霰弹炮，而虎蹲炮等也都是轻型火炮，打日本人绰绰有余，但是无法对付悍勇的八旗军。
于是只能去找会念经的外来和尚。
好在明朝时期的士大夫们并不盲目自信什么天朝上国，当时的对外开放程度也是远超出想象。
比如意大利传教士利玛窦，就长时间活跃在大明朝的最高层，与叶向高、李廷机、徐光启等多个朝堂重臣相交甚笃，甚至还得到过久居深宫的万历皇帝接见。
而葡萄牙人阳玛诺甚至曾多次参加兵部与工部的联席会议。
01
在明朝下定决心广泛引入西洋军事技术的情况下，传教士们出于传教目的，也热心的予以配合，不遗余力的提供军事技术。
当时不但在传教士们的牵线下，经由澳门大量购入红夷大炮；同时还引入火炮专业技术人才，尤其是有大量曾在菲律宾参加过西班牙人铸炮的工匠，可谓雪中送炭。
并帮助翻译了一系列军事技术、工程技术的书籍，包括《几何原本》、《炮兵技术手册》等。
日耳曼传教士汤若望还亲自下场帮助明廷铸造火炮，首批制成28门“吕宋大铜炮”。
在此背景下，也有大量的明朝士子钻研西学，其中最典型的就是孙元化。
孙元化（1581-1632），上海人，是一个具有举人功名的火炮专家，甚至为了钻研火炮技术而不惜弃考进士。
在其所著的《西法神机》一书当中，对于火炮的铸造与运用已经十分先进成熟，其中有“弹发远近度数、出几何编及测量法”，即通过数学、几何为火炮弹道性能和火炮铸造技术提供支持。
当时国内普遍应用的木匠几何，是基于已知边求解未知边，但是火炮弹道是要基于已知基线与观测交角进行测算，以及基于仰角与火药装填数量测算射程。
而在引入了欧式几何之后，则有效解决了这个问题。当时曾预言：“窃数百年后，必然人人学习之”。
02
在孙元化所著的《西法神机》一书当中，基于火炮口径划分成三种类型，即战炮、攻炮、守炮，对应的是野战、攻城、防守。
其中，战炮的口径是33倍，炮弹重量1-10斤不等；攻炮的口径是17-22倍，炮弹重量9-15斤不等；守炮口径是16-18倍，炮弹重量4-10斤不等。
根据测算，如以33倍口径的战炮发射10斤炮弹，装药10斤，则45度仰角的射程就是5500步，水平发射的射程则是550步。
在高仰角发射中，还引入炮规，即重锤线与铜板配合，通过十二度分割，可以实现准确的射击计算，这在当时欧洲也是十分先进的方法。
而关于炮车制作、炮台修建、弹药制备等，书中都有详细的论述。
在火药使用方面，《西法神机》还创造性的针对火炮发射用药、火铳发射用药、火门用药等进行了划分，分别有不同的火药配方。
《西法神机》的在铁质炮弹制作上，已经应用到了“立圆开方问径法”等，还特地编写了速记口诀：“有个金秋里面空，球高尺二厚三分；一寸自方十六两，现问金球几许金？”
这种口诀，说实话，现代的文科生一般都看不懂……
但是当时的工匠却可以看懂，并且应用，确实是有些超乎想象。
03
天启六年（1626年）正月，老奴趁着辽东明军易帅和匆忙撤军之机，亲率八旗军进攻宁远，却被明军的火炮教做人……
当时袁崇焕镇守的宁远城，最大的底气就是刚刚由孙元化亲自押运送来的11门红夷大炮，其中既有购自澳门的，也有自行仿造的。
而担任火器总把的则是接受过葡萄牙人专业火炮射击学习的彭簪，麾下的50名炮手在此之前也接受过非常专业的火炮操作射击训练，具有良好的弹道测距知识，可以通过几何仰角与装药量计算出射程。
当时明军使用的红夷大炮，特指的是西洋一号炮（1000斤以上）与西洋二号炮（500-1000斤）。而中炮（320-500斤）、小炮（320斤以下），则不算在内。
崇祯二年仿造红夷大炮，重2000斤，装药4斤，现藏于国家博物馆
这场战斗打得非常激烈，悍勇的八旗军也是第一次领略到专业化火炮射击的厉害。
火炮射击不再是之前的盲目概射，而是专挑盾车、密集人群进行精准打击，让八旗劲旅吃尽苦头，之前屡试不爽的盾车面对大口径火炮，如同纸糊一般。
“发一炮，糜烂数里”——这里其实指的是铁质炮弹形成的弹道，可以一路穿过数里，沿途一切都被打得糜烂，再牛八的巴图鲁，也是碳基生物，哪里能抗住这种炮弹？
大威力的红夷大炮，配合专业化的炮手，确实是攻守利器。
传说老奴也是在这一场战役当中被火炮击伤。
宁远大捷是明军与后金军在辽东战场上取得的一次重大胜利，天启激动的称“此七、八年来所绝无，深足为封疆吐气”。
而这正是这场大战，也让大明、后金都充分认识到了战争之神——火炮的厉害。
随后，明廷为了吃更多的火炮红利，斥巨资建立登州火器营。
主导登州火器营的就是被任命为登莱巡抚的孙元化。
而监军佥事王徵以及总兵张焘，也都是当时公认精通火器的官员。
担任火器教官的是来自葡萄牙的军官：西劳、陆若汉，此外还有50多名来自西洋各国的铸炮工匠、火炮射手。
在这个过程当中，大明又先后分两批经由澳门购买红夷大炮14门，被崇祯赐号为“神威大将军。
而徐光启、孙元化也协同葡萄牙人督造大量的中小火炮。
在大量真金白银砸进去之后，登州火器营很快成军，拥有红夷大炮20余门，其他中小火炮230余门，火铳1300余支。
得益于明代大量开办的社学，整体识字率是封建社会的巅峰，所以在优厚的饷银吸引之下，有大量具有一定文化水平的平民加入登州火器营。
而在葡萄牙军官的专业培训之下，先后分四批培训了600名炮手，其中的数学几何是核心课程，具备弹道测距、几何仰角射界计算等操炮能力。
崇祯三年（1630年），登州火器营先后配合其他明军部队将迁安、滦平、遵化等地收复，使得后金在关内所建立的据点被一扫而空。固山额真纳穆泰因自持无法抵挡，于是全线撤往关外，结果半路遭遇截杀，损失惨重。
并通过购自英国的26门舰炮建造西洋炮船，援助皮岛的毛文龙，以战舰大炮猛轰后金沿海防线，使得后金军溃败：“畏缩奔于八十里之外，不敢复近海岸”。
04
而后金那边，在老奴死后，皇太极继位。
因为见识到了红夷大炮的厉害，所以也开始组织归降的汉人佟养性等通过缴获与拾获的明军火炮进行仿造。
但由于当时明廷对于红夷大炮的制造技术是严格保密的，而后金那点可怜的军事技术水平，根本没有成熟的技术工匠以及专业的火炮射手，所以难度极高。
但是，时也命也运也！
崇祯四年（1631年），登州火器营驰援辽东，结果在吴桥因为几只鸡而发生兵变。
登州火器营造反了，攻陷登州城。
结果是孙元化、张焘被崇祯杀头，王徵被流放。
随后，登州火器营在将领孔有德、耿忠明、尚可喜的带领下，判明降清。
根据《孔有德致书皇太极乞降手本》：“现有甲兵数万，轻舟百馀，大炮、火器俱全。有此武器，更与明汗同心协力，水陆并进，势如破竹，天下又谁敢与汗为敌乎？”
崇祯六年（1633年）四月，孔有德等乘坐百余艘大船，率领1.2万军士，携带大量火炮、弹药等，投降后金。
史载：皇太极在得知三人带领登州火器营降清之后，欣喜若狂，亲自到迎于10里之外——这是后金最隆重“报见礼”。
自此开始，后金得到了梦寐以求的成建制火炮部队。
在有了红夷大炮以及技术工匠之后，很快后金就建立了专门的炮兵部队——“乌真超哈”。
大明朝苦心孤诣引进的红夷大炮以及铸造技术，被后金轻松获取。
因红夷大炮的“夷”字犯忌讳，此后改称“红衣大炮”。
而大明的火炮专业技术人才则是损失殆尽。
此后，后金的大炮不论是数量还是质量，都超过大明，松山、锦州、大同、太原、江阴、扬州，都是后金依靠大炮攻下。
05
孔有德、耿忠明、尚可喜这些人，虽然率领的火炮部队战斗力很强，但是仅限于“器”，而没有了“术”，知其然而不知所以然。
因为没有数学、几何、理化等理论支持，难以取得更大的进步。
所以，在大清朝之后，火炮与弹药技术不但没有进步，反而明显退步。
以至太平军在岳州获取到的吴三桂留存下来火炮，竟然能够吊打清军（非野史，2011年考古证实）。
数学与几何，在大清朝只能吃灰。
但令人无语的是：康熙本人却是精通几何。可见，满人不是不知道科学的重要性，只是不想开民智而已。
然后，在洋人的炮舰压迫下，无休无尽的割地，赔款，丧权，辱国……
