01
孙元化只是一名举人，按照明朝的惯例，他是做不上高官的，但他却当上了登莱巡抚。
登州和莱州都位于山东半岛，与辽东半岛隔海相望，是通往辽东半岛、朝鲜的交通要道。因为辽东战事紧张，所以南方的军事物资大多抵达山东，再经海路到达辽东的山海关、宁远、东江等地，故而其地位日益重要。天启元年，熊廷弼提出了著名的“三方布置策”，从山东巡抚下面分出登州和莱州两地，另设登莱巡抚。
孙元化是徐光启的学生，受徐光启和传教士的影响，他成为了一名天主教徒。在与传教士和一些葡萄牙人的接触中，孙元化看到了葡萄牙火器的巨大威力，所以一直力主朝廷大力发展火器，并且还著有我国第一部炮学专著《西洋神机》。
孙承宗主政辽东之时，对孙元化的主张大力支持，孙元化的才能得以施展，参与了宁远城的构建与防守。孙元化以炮台教练为所长，教以士兵筑台制炮之法，不仅如此，孙元化还撰写克《论台铳事宜书》、《改造火器呈》、《火药库图说》等文。孙承宗也特别欣赏孙元化，根据他的意见设置炮台。
后来的宁远大捷，袁崇焕凭借坚城，利用大炮，对后金军造成了大量的杀伤，使得努尔哈赤遭遇了40年征战生涯中前所未有的大败。这一战，也让明军看到了大炮的威力所在。
在崇祯二年的己巳之变中，孙元化守抚宁，救开平，又参与收复永平、遵化等四城的战斗，所向皆捷。他驻防的八城、二十四堡屹然不动，很重要的原因是发挥了西洋火炮的威力。
朝廷看到了火炮的威力，开始重用孙元化。崇祯三年，孙元化随孙承宗镇守山海关，兵部尚书梁廷栋破格荐用孙元化升登莱巡抚。
02
孙元化在登州网罗西学英才，大胆募用西士，组建一支有27名欧人的外籍军团，使登州成为“东陲之西学堡垒”。
孙元化到任之后，大力发展登莱军事力量。
他以葡萄牙炮手为基础，训练士卒，一大批火器人才开始崭露头角，精通炮术的监军王征被任命为登莱监军佥事，其部下张焘则被任命为登莱副总兵，因收复滦州有功黄龙则被任命为东江总兵等。
不久，孙元化又招募了三十多名葡萄牙炮手由澳门北上登莱，虽然因为朝廷部分人的强烈反对，这三十人中的大部分，被迫返回了澳门，但还是有部分葡萄牙人到了山东。经过孙元化的努力，葡萄牙人公沙的西劳、陆若汉及葡籍炮师和造炮工匠陆续抵达登州。
孙元化麾下火器部队无疑是当时全国，乃至在整个大明276年的历史里，都是装备最精良的火器部队。这支部队拥有佛郎机炮二十余门，西洋铳三百二十门，鸟枪一千支，而且也有一批掌握西洋火炮技术的枪炮手。又成立了十五支精锐的火器营，每营车辆则以一百二十辆双轮车、一百二十辆炮车、六十辆双轮车构成、其中火器则有西洋大炮十六门、中炮八十门、鹰铳一百支、鸟铳一千二百支。人员则由两千战士、两千卫队构成的多兵种联合。
在炮火训练上，葡萄牙炮手和制炮技师直接传授西式大炮的操纵点放之法，登州一时成为全国装备最精良的军事前沿和中国火器铸造演练的中心。
03
那孙元化训练的这支部队，实战效果又如何呢？
在皇太极乘此机会兴师进攻皮岛之时，孙元化即命东江总兵黄龙指挥，副总兵张焘以西洋大炮在东江一带阻击皇太极，双方激战十余日，在战斗中，西劳等十三名随军葡人以西洋大炮据敌，威力甚大，累计发射十九次，击杀敌人约六七百名，大贝勒代善第五子在战斗中中弹身亡，时人称为“麻线馆之捷”，辽东巡抚丘禾嘉更形容此役为“海外以来第一大捷”，在明军的猛烈炮火下，后金终究敌不过明军的猛烈炮火和海上用船之不便，被迫放弃进攻。
从这一战的情况来看，孙元化在登莱进行的军事筹划已取得初步的成效，建立了以火炮火器为核心的部队，并已经形成了战斗力。若假以时日，定能在战场上显现出更大的威力。
但事与愿违，在这个时候，发生了一件大事，最终导致了孙元化人头落地，其呕心沥血所训练的部队也飞灰湮灭。
04
而袁崇焕杀毛文龙之后，皮岛旧将哗变，登莱巡抚孙元化接收了皮岛的叛将孔有德、耿仲明、李九成等人。孔有德被任命为骑兵参将，耿仲明则被派往登州要塞。
这些毛文龙的旧将的到来无疑增长了登莱的实力，但没曾想，却酿下了大祸。
崇祯四年，明军修大凌河城，皇太极出兵围困，明廷调集各方部队驰援大凌河，孙元化先期派张焘及葡人公沙从海路支援，却不料遭遇飓风，未能成功。
陆路则由孔有德率八百人前往支援，行至吴桥时候，一位士卒与地方豪强发生冲突，而李九成因为花光了孙元化所给的买马钱，在后面煽风点火，军队进而哗变，孔有德等人控制不住哗变的部队，不得不起兵反叛。
孔有德这支部队战斗力很强，同时又联系以前的东江旧部，实力不断壮大，不久即兵临登州城下。
孙元化先令张焘率辽兵驻扎在城外，又遣使入叛军营内招降，均未成功。孙元化派遣总兵张焘和张可大两路合击叛军。但张焘与孔有德是老战友，开始交战后其兵卒随即投入孔有德行列，而主张武力镇压叛军的明军张可大部惨败。与孔有德是旧交的登州中军耿仲明、陈光福等人，立即举火开门，重镇登州就此陷落，孙元化被俘。
在登州一战中，葡人西劳率领葡萄牙炮手参战，在经过顽强的抵抗后，西劳及数十位葡萄牙炮手战死，陆诺汉则带领剩下的葡萄牙人逃往澳门。
登州一战，明朝损失惨重。城中有旧兵六千人，援兵千人，马三千匹，饷银十万，红衣大炮二十余座，西洋炮三百余座，其余火器数不胜数。全部成了叛军的战利品，叛军的战斗力大增。
孙元化虽然被俘，但仍然极力劝孔有德等人接受招抚，叛军放了孙元化，让他去朝廷落实这件事。崇祯直接下令逮捕孙元化及张焘等人，弃市于北京。崇祯又调通州、山海关、宁远等地共计三万余人奔赴山东剿叛，此后，明军与叛军双方在登州、莱州一带交战长达一年多之久。孔有德最终不支，率领万人进行突围，用数百艘船载着一万二千余人，连同军器、枪炮等，赶往辽东，投降了皇太极。
皇太极对孔有德的来投大感欣喜，亲自出十里相迎，足以见得这只投降的部队给皇太极所带来的震惊与欣喜。至此，孙元化大力发展的新式火器部队彻底覆灭。而皇太极得到了这支火器部队，以及大批火器人才，其攻城能力大大提升，为其日后作战打下了基础，为后来清朝进军中原起到了关键性的作用。
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