632年1月，山東登州城東春生門下，正在發生一場慘烈的攻城戰。只見在春生門城樓和北側的曲折城牆上不時有炮火射出，每次發射城下圍攻的士兵便會大片倒地斃命。當攻城部隊冒著密集射下的槍炮彈雨好不容易衝到城門前時，從城頭飛下數個冒著火星的黑色鐵鍋，隨即在天崩地裂的爆炸聲中，湧向城門的攻城隊伍屍橫遍野。在春生門城樓上，一面紅邊白底藍色圖案的戰旗迎風飄揚。

吳橋兵變：1631年秋，孔有德率兵抵達吳橋時，部隊給養不足，與山東人屢有摩擦，縣人皆閉門罷市。後受李九成、李應元父子的煽動，孔在吳橋發動叛變，一連攻克山東境內數城
三方佈置
1633年4月11日，後金統治者皇太極親自出遼陽十里迎接一支由漢人組成的軍隊。幾天之前這支由12000人（其中官兵約3600人）組成的龐大隊伍乘坐上百艘大船從鴨綠江口鎮江堡登陸，聲言要投降後金。當皇太極得知這支由孔有德、耿仲明率領的隊伍將投降自己後，大喜過望，命令其主要人員先乘兩千餘匹馬到後金的東京（遼陽）安頓下來。但由於這支隊伍極為龐大，加上攜帶大量重裝備，因此直至幾個月後，孔有德和耿仲明所部才重新會齊。皇太極之所以如此重視這支軍隊，是因為這支被稱為東山軍或者登州火炮營的軍隊，掌握著當時東亞地區最龐大的野戰炮兵部隊。
頗具諷刺的意味的是，孔有德、耿仲明部的火炮部隊正是明朝為了對抗後金專門利用葡萄牙僱傭兵訓練的，但是這支由漢人組成的部隊，卻在成軍不久後悍然發動叛亂，史稱“吳橋兵變”或“登州兵變”。這場持續一年半的叛亂，造成山東半島“殘破幾三百里，殺人盈十餘萬”，而這支部隊的創立者徐光啟、孫元化也因為所部叛亂而被免官甚至喪命。反倒是從頭到尾不被明廷信任的葡萄牙僱傭兵在叛軍攻擊登州時成為孫元化唯一可以信任的部隊，有一半葡萄牙官兵在守城戰中壯烈戰死。
但是，如果我們仔細討論登州兵變的前因後果，就會發現無論是釀成兵變的原因，還是叛亂前圍繞皮島東江鎮的經營和炮兵部隊籌建中出現的各種問題，大多並非是簡單“誰是誰非”的公案，而是涉及中國傳統軍制革新的一場新舊對決。
明末遼東的東江鎮成為對後金的前線，並且一度成為明與後金主要作戰方向之一，完全是天啟元年（1621）“遼瀋繼陷”河東失守的結果。面對後金政權咄咄逼人的凌厲攻勢，負責關外防務的熊廷弼提出了著名的“三方佈置策”：以遼河西側的廣寧為支撐點，沿三岔河佈置步騎勁旅，準備從正面迎擊後金主力 ；于山東的登州、萊州和天津籌建舟師，作為旅順金州的後盾，並且在遼西遼南沿海地區建立一系列橋頭堡，攻擊後金的側後，迫使其從遼陽方向調回主力；以山海關適中之地，屯重兵，置經略，節制各方兵馬。除此之外，熊還認為“三方建置，須聯絡朝鮮”，匯合明軍水師從鴨綠江方向攻擊後金的腹心。
應該說，熊廷弼的三方佈置策如果實現，則可以將環渤海的天津、山東和遼東沿海島嶼乃至朝鮮，變成一個有機的防禦整體，使得後金陷入遍地開花、疲於奔命的境地，很可能彌補明軍野戰不利的劣勢，從山東登萊等方向發揮明軍水師強大的優勢，實現鞏固遼西、漸圖恢復遼東的戰略目標。在具體操作層面，熊廷弼要求在山東登萊和天津分設巡撫，派駐兵馬戰船，並且招募從遼東渡海而來的壯丁，“揀團練，以圖進取”。並且聯絡和扶持抗金遼民義軍，“能結聚千人的，即授為都司；伍佰人者，授守備”。試圖實現以遼人復遼土的目標。
雖然因為遼東巡撫王化貞反對這一戰略，導致三方佈置沒能全面實現，但其後明軍在環渤海戰線的各項行動實際上基本依照熊廷弼劃定的範圍和佈局逐步推進開闢遼東遼西海陸兩大戰場的計劃。當然，熊廷弼的計劃也有一些問題，例如在金州、復州、海州和蓋州等遼南四衛全部陷落後，沒有將光復並經營旅順作為一個戰略重點，而是將其重要性降至與其他遼東遼南沿海島嶼相同的層面。當然，熊廷弼這一佈置也是考慮到明軍暫時無法解決野戰和守城中應付後金軍弓馬嫻熟優勢的問題，只能採取以大量堡壘和海陸聯合作戰為基礎的縱深防禦。

澳門大炮臺，建於1617年，為澳葡政府軍事防禦設施的一部分，以防範海盜之用，薩爾滸戰敗後，明廷派人赴澳門向葡萄牙殖民當局募兵購炮，以增強實力
購炮募兵
實際上，早在1619年明軍在薩爾滸慘敗之後，徐光啟、李之藻等人便不斷上奏，鼓吹“設險國、建敵臺、造大銃”，“西洋大銃可以制奴”，應“乞招香山澳夷，以資戰守”。隨後，張燾、孫學詩在李之藻、楊庭筠的資助下赴澳門募兵購炮。1620年10月，所購4門西洋前膛火炮運抵廣州，第二年（即天啟元年/1621年）這4門巨炮經過艱辛複雜的運輸，於是年5月和12月分別抵達北京。“西洋大銃”運抵京城後，徐光啟等人立刻組織進行試射，發現其威力遠大於明軍使用的佛郎機和鳥銃。於是兵部尚書崔景榮正式邀請傳教士畢方濟和陽瑪諾負責翻譯兵書，並在北京輔佐造炮練兵。
天啟元年徐光啟、李之藻引進西洋火炮的行動，實際上從政治和軍制上有很多值得商榷的地方。此時徐光啟作為少詹事兼河南道御史，負責在通州督練新軍，因為軍餉不濟，裝備缺乏，整個新軍編練計劃極不順利。但李之藻此時不過是河道工部郎中，人稱“高郵制使”，自行籌款並且派出兩門弟子張燾和孫學詩赴澳門聯絡葡萄牙人，有越權之嫌。更重要的是，此時澳門的葡萄牙殖民者正在與荷蘭東印度公司苦戰，為了保護這處殖民地，葡萄牙人在澳門修築城防工事和炮臺，甚至開始籌建鑄炮工廠，已經引起了廣東地方官員的警覺。徐光啟和李之藻作為與葡萄牙傳教士過從甚密的人物，自行從澳門引進火器，必然引起明廷中正統派的質疑甚至敵視。而且徐光啟、李之藻等人天主教徒身份，也使得他們建立的炮隊從一開始就獨立於明軍體系之外。
不過考慮到徐光啟在薩爾滸戰敗後在軍事上獲得極大發言權，明廷很快將引進西洋前膛火炮的行動變為國家行為。在第一批4門火炮尚在運輸途中的情況下，明廷要求張燾、孫學詩再赴澳門，向葡萄牙殖民當局續購火炮並聘請“炮師”。據《明熹宗實錄》記載，張燾聘請了獨命峨（Dominic，現在通常譯為多明我）等“夷目七名，通事一名，傔伴十六名赴京”。
1624年4月，張燾和孫學詩將從英國東印度公司“獨角獸”號沉船上打撈的26門前膛火炮、23名葡萄牙籍炮手和1名翻譯送到京城。但是這一批火炮中有1門在試射時出現炸膛的事故。餘下29門（包括第一批4門）中有11門被送往山海關，後轉至寧遠，在寧遠大捷中展現了可怕的威力。餘下火炮都被用於鞏固北京城防，據說仍有至少2門由故宮方面保存至今。
當然，徐光啟等人從澳門葡萄牙殖民當局手中引進火炮和炮手的行動，很快引起了朝野保守勢力的反對。獨命峨等23人很快被明廷以“水土不服”的理由全部遣返。加之寧遠大捷中對西洋前膛火炮威力有所認識的袁崇煥、茅元儀、孫元化等人很快都被閹黨排擠罷逐，明軍並沒有建立起真正意義上的炮兵單位。而徐光啟在1624年提出在北京設立鑄炮工廠的計劃也自然而然地被擱置。
但是，明廷經過寧遠大捷之後，還是深刻感受到了西洋新式火器的威力。天啟七年，卸任的原兩廣總督商周祚押送2門銅質西洋前膛火炮和8門鐵質前膛炮到達北京。原本在購炮同時，天啟帝還下旨要求兩廣總督李豐節從澳門僱傭20名炮手，但由於此時葡萄牙方面正集中全力對抗荷蘭東印度公司，並且建立了博卡羅鑄炮廠，因此沒有提供明廷所需的炮手。
崇禎帝繼位後，魏忠賢閹黨遭到黜斥，徐光啟、袁崇煥、孫承宗、茅元儀等人都得到重新啟用。明廷購炮募兵計劃隨之重啟。當明廷瞭解到澳門方面從擊毀的荷蘭武裝商船上起獲了10門火炮後，便要求兩廣總督李豐節、王尊德將其購入，並招募炮手。恰在此時，澳門的葡萄牙勢力在荷蘭“紅毛”的巨大壓力下，迫切需要從明朝獲得各種支持，尤其是希望由明朝皇帝親自下旨兩廣方面降低貿易盤剝，保證澳門生活物資的供應。因此對於明廷購炮募兵的要求予以積極回應。

半蛇炮，中型火炮，在16世紀晚期被髮展使用，有效射程大約是550 米，在部分葡萄牙文文獻中，己巳之變中，正是涿州城下一門“半蛇銃”（即半蛇炮）嚇走了後金軍，“奴虜聞知，離涿二十里，不敢南下”
炮隊上京
崇禎元年（1628）九月，澳門議事會指派公沙·的西勞（Goncalvo Teixeira Correa）和耶穌會修士陸若漢（Joao Rodrigues）赴廣州與王尊德等人接洽火炮和炮手上京的問題。當時明廷與葡萄牙方面商談的薪水相當可觀，統領1人，年薪150兩，每月補助伙食費15兩；炮手4人每人年薪100兩，每月伙食補助為10兩；通事2名，每人年薪80兩，每月伙食補助6兩；傔伴共13人，每人年薪40兩，每月伙食補助為3兩。有趣的是，陸若漢以神職人員為理由拒不領受薪水。
由於明廷不斷催促，公沙·的西勞和陸若漢在回到澳門後很快建立起一支33人的炮兵部隊，其中既有炮手、通事，也有專業的鐵匠。這支炮兵部隊除攜帶從荷蘭船上獲得的3門銅質前膛炮和7門鐵質後膛炮外，還攜帶了30支中國稱為“鷹隼銃/鳥喙銃”的大型火繩槍。不過根據陸若漢1630年5月的一封信件，33人炮兵隊中僅有7人是葡萄牙血統，其餘均為黑人、印度裔或者混血兒。統領公沙·的西勞來澳已經超過20年，曾參與過與荷蘭東印度公司的大戰。而隨軍神父陸若漢從1577年就進入日本，負責與幕府聯繫工作，卻在1610年與有馬晴信發生衝突，被迫轉往澳門。必須要指出的是，公沙·的西勞和陸若漢的隊伍實際上也是耶穌會修士在萬曆四十四年南京教案之後首次進入中國內陸。
崇禎二年二月，炮兵隊從廣州出發沿水路進京。徐光啟和孫元化都曾專門派人督促炮隊儘快北上，曾參與過押送火炮的孫學詩在山東微山縣以都司身份參與押運工作。恰在此時，皇太極與蒙古部隊一起入關侵擾，史稱“己巳之變”。炮隊此時剛剛到達山東濟寧，忽聞後金已經圍困京畿重鎮遵化。在明廷兵部的催促下，公沙·的西勞指揮炮隊從已經凍結的運河上登陸。而徐光啟眼看西洋大炮即將抵京，便向崇禎進言應該吸取寧遠和遼陽的經驗，憑城列炮固守，放棄原定的野戰迎敵計劃。

崇禎皇帝詔書，現藏上海徐彙區徐光啟紀念館，內容與徐光啟參與新發火器演放有關，在引進西式火器和發展明軍炮兵抵禦後金過程中，徐光啟起了關鍵作用
十一月二十三日公沙·的西勞炮隊抵達涿州，由於已經臨近前線，炮隊遂開始調製火藥。十二月一日，炮隊抵達琉璃河，突然得知良鄉城破，進京道路被徹底截斷。護送炮隊的團練武裝竟然一鬨而散，公沙·的西勞命令隊伍返回涿州，與北平府涿州知州陸燧一起鎮守城池。炮隊將8門火炮安裝妥當，推上城牆，公沙·的西勞和陸若漢指揮伯多祿等炮手進行試射，“聲似轟雷”。後來陸若漢、韓雲等人的記述都認為“奴虜聞知，離涿二十里，不敢南下”，部分葡萄牙文文獻甚至添油加醋的描寫是城下一門“半蛇銃”（16世紀晚期出現的滑膛炮，一般發射9磅或10磅炮彈，射程在550米左右）嚇走了後金軍。徐光啟後來也上奏“環視涿州而不攻”，是為“畏銃”。
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