清朝初年，順治皇帝在欽天監看到一本叫《徐氏庖言》的書，讀罷感慨萬千：「使明朝能盡用此言，則朕何以至此也」。此書的作者就是紅夷大炮的引進者，同時也是明朝著名科學家的徐光啟。
徐光啟，祖籍蘇州，生於松江府。19歲考中秀才，31歲在廣州遊歷時加入了天主教，因此有機會接觸西方的數學、天文、武器製造等知識。42歲時，徐光啟考中進士，進入翰林院，後又調任禮部。
徐光啟的仕途並不順利，期間幾起幾落。正式因為如此，徐光啟才有時間研究兵法、武器製造等科學。萬曆四十七年，徐光啟的命運迎來一次轉變。發生在遼東的薩爾滸之戰讓明軍遭受重創，朝廷上下驚恐不安。
徐光啟多次上疏言「正兵」，並得到吏部和工部的支持，萬曆皇帝迫於壓力，破格任命其為監察御史，專事練兵。由於經費不足，又加之遼東戰事緊張，新兵還沒練出來就被調到前線。這種情況下，徐光啟只能「歸休田裡」。
天啟元年，後金攻佔瀋陽、遼陽等地，遼東經略袁應泰殉難，朝廷此時又想起了徐光啟，讓他復出練兵。徐光啟之前曾託好友李之藻在澳門買了四尊紅夷大炮，但運到江西時，徐光啟恰好被賦閒，一直沒有北運。
徐光啟復出後第一件事就是把紅夷大炮運到前線，同時還積極倡導鑄造西洋火器，培養武器製造和操炮人才，出版了《兵機要訣》和《兵法條格》等書。
天啟年間宦官魏忠賢把持朝政，結黨私營，而徐光啟引進西洋「奇技淫巧」遭到保守派大臣的彈劾，復職僅4個月的時間就被罷免。不過徐光啟送往前線的紅夷大炮卻在袁崇煥的寧遠大捷中發揮巨大威力，並被天啟皇帝封為「安國全軍平遼靖虜大將軍」。
崇禎二年，皇太極領兵入關，兵鋒直指北京城。正在編修《大統歷》的徐光啟向崇禎獻策，應該先從政治層面瓦解後金部隊，建議對那些投降後金的漢軍網開一面，「如能二、三人以上，合斬一個『真夷』來歸降」，朝廷應破例重賞。
皇太極即將兵臨城下時，朝廷上關於是否在城外紮營又產生了激烈的矛盾。徐光啟又站出來強調務必吸取袁應泰在遼陽的教訓，避免與後金在城外野戰，而是要像袁崇煥在寧遠大捷中一樣，憑藉高牆深池抵擋後金騎兵的優勢，同時用紅夷大炮殺傷後金有生力量。
守衛京師意義重大，考慮到後金遠道而來，糧草接濟必定困難，崇禎最終同意了徐光啟的建議。與此同時，明朝從澳門買來的紅夷大炮也運到了北方，因北京被圍而改運涿州。由於有紅夷大炮助陣，北京和涿州才免於後金的破壞。
經此大戰，明朝上下堅信「可以克敵制勝者，獨有神威大炮一器而已」。徐光啟乘機建議除了繼續從葡萄牙手中購買大炮，還要招募葡萄牙炮手北上抗金。然而自從徐光啟引進紅夷大炮之初，朝廷上就不斷有反對意見，以至於這批僱傭兵在北上途中不斷被各種理由退回，最終僅數人到達北京。
為救亡圖存，徐光啟計劃編練一支完全用西洋火器的新軍。徐光啟的弟子，時任登州巡撫的孫元化的部隊因此成了「試驗田」。他將葡萄牙炮手以及國內精通西洋火器的專家全部調入登州。
經過多方努力，孫元化的部隊不僅有西洋各式火炮三百餘門，還有一大批經葡萄牙人訓練「對城攻打，準如設的」的炮手。崇禎四年時，在在支援皮島時，登州的部隊就表現出了超強的戰鬥力。
然而徐光啟的宏圖大計才剛一實施，就讓兩個漢奸化為泡影。崇禎五年，皇太極領兵五萬進攻遼西大凌河，孫元化派手下幹將孔有德和耿仲明前去支援。由於糧餉不濟，部隊行進至河北吳橋時發生譁變。
這二人本是毛文龍的部下，因毛無辜被殺才投奔孫元化。他們索性就地帶著20餘門紅夷大炮、300多門大將軍炮，以及13名葡萄牙炮手造反。隨後攻陷登州，俘虜孫元化，將城內所有火器以及葡萄牙炮手劫掠一空。
二人在登州、萊州一帶又抵抗了十八個月才投靠後金，叛剿雙方各憑火炮或攻或守，一度出現了百炮齊發「炮矢如雨」的壯觀場面。吳橋兵變直接導致被困在大凌河的祖大壽敗走錦州，3500多門各式火炮落後清軍之手。
此後明清雙方在火器上的對比出現了根本性的轉變。清軍不但火器數量上超越明軍，而且在葡萄牙人的幫助下，所造紅夷大炮性能也比明軍要強出不少。
孫元化後來逃回北京，被崇禎處以死刑，徐光啟因受牽連，第二年病逝於家中。明朝編練新軍的計劃因徐光啟的死而徹底破滅，但故事還沒有結束。
崇禎任命西方傳教士湯若望接替徐光啟，監製西洋大炮，但清軍入關後，湯若望卻帶著徐光啟等人耗費時日修訂的曆法和造炮技術投降了清軍。畢生以救亡圖存為己任的徐光啟萬萬不會料到，自己辛苦引進的技術竟成了埋葬明朝的利器。
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