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标  题: 0 红夷大炮与明清战争
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红夷大炮与明清战争
─以火炮测准技术之演变为例 

黄一农

新竹清华大学历史研究所


【论文大纲】：

一、前言
二、矩度与距离的估算
三、铳规的形制与用法
四、铳尺的刻划与弹药的装填
五、星斗与火炮的瞄准
六、晚清对火炮测准技术的认识
七、结论
附录：孙元化《西法神机》的成书时间



一、前言

　　后金的崛起和流寇的猖獗，使得明末许多有识之士相当重视兵学。而在军事的
考量以及天主教士大夫的提倡之下，西方当时较先进的火炮制造和操作技术更成为
关注的焦点。透过徐光启(1562-1633)和李之藻(1565-1630)等奉教人士的努力，明
朝政府不仅屡次自澳门购求红夷大炮（图一），甚且引进葡萄牙军士教导用炮和制
炮的方法。西洋火炮一时成为众所瞩目的战争利器，李之藻即称此器「真所谓不饷
之兵，不秣之马，无敌于天下之神物」，汤若望(Adam Schall von Bell, 1591-1666)和
焦□亦尝称许西洋大炮「精工坚利、命中致远、猛烈无敌」，胜过中国传统火器
「百千万倍」，并可「恃为天下后世镇国之奇技」。

　　其实，西方当时的铸造技术并不特别优越，中国自战国时期发明生铁之后，即
逐渐掌握了炼制熟铁、可锻铸铁和灌钢等技术，十七世纪，中国炼铁技术与世界先
进水平间的差距并不明显。然而西洋火炮在设计上，则具有管壁较厚、炮管由前至
后渐粗、且倍径（指火门至炮口之距离与内径的比例）较大等特点，故射程提高、
杀伤力增强且较不易膛炸。此外，西洋火炮的炮身多安有准星和照门，以为瞄准之
用，两旁并铸有炮耳，便于架设在炮车或炮架之上，以调整射击角度，操作相当方
便。反之，中国传统的火炮虽与欧洲同属前装(Muzzle-loaders)滑膛(Smooth-bore)型，
但却被批评为：「受药不多，放弹不远，且无□准，而难中的。铳塘外宽内窄，不
圆不净，兼以弹不合口，发弹不迅不直，且无猛力。头重无耳，则转动不活，尾薄
体轻，装药太紧，即颠倒炸裂」。

　　尤其关键的是，当时西方的军事学已与数学密切结合，如在利玛窦(Matteo Ricci, 
1552-1610)于万历三十五年(1607)所撰的〈译《几何原本》引〉中，即有云：

借几何之术者，惟兵法一家，国之大事，安危之本，所须此道尤最亟焉！故智勇之
将，必先几何之学，不然者，虽智勇无所用之……吾西国千六百年前，天主教未大
行，列国多相并兼，其间英士有能以羸少之卒，当十倍之师，守孤危之城，御水陆
之攻，如中夏所称公输、墨翟九攻九拒者，时时有之。彼操何术以然？熟于几何之
学而已。可见此道所关世用至广至急也。 


强调几何知识乃为精通兵学所必需。而李之藻在天启元年(1621)所上的〈为制胜务
须西铳，乞敕速取疏〉中，亦称西国放铳之人均「明理识算」。



图一：何汝宾《兵录》(1630)一书中所绘之红夷大炮及其附件。

　　如以精习西洋火器闻名的奉天主教官员孙元化(1581-1632)为例，在其所著的火
炮专书《西法神机》（参见附录）中，即包含许多应用数学的计算实例，此外，孙
氏还协助其师徐光启删定《句股义》，并撰有《几何用法》、《几何体论》和《泰
西□要》等数学书，这些数学知识许多都是他在以西法筑台用炮时所不可或缺的。
再者，徐光启等天主教学者奉旨所编纂的《崇祯历书》百余卷，虽号称为治历之用，
其实当中有些几何和代数学的内容，在军事上的应用要较历法为多且直接。

　　中国虽早在十三世纪中叶即已发明火炮，并于明代成为军队作战的「长技」，
但在几乎所有明以前的兵学著述中，均不曾定性或定量地论及火炮的瞄准技术。相
对地，西方的自然哲学家则一直尝试寻找一个正确的数学表达方式，以描述炮弹的
运动。塔尔塔利亚(Niccolo Tartaglia, c.1499-1557)于1537年所出版的《新科学
(La Nova Scientia)》，可说是近代弹道学和炮术的重要奠基著作，其中除介绍铳
规（Squadra，又译作量铳规）和矩度(Geometric Square)等测量仰角和距离的仪具
外，还首度析论弹道的特性（如指出火炮在仰角为45度的射程最远）。虽然塔尔塔
利亚所了解的弹道学仍十分粗糙，但其影响几乎长逾一个世纪。


　　在塔尔塔利亚之后，十七世纪许多一流的科学家亦投入弹道的研究，其中尤以
伽利略(Galileo Galilei, 1564-1642)的贡献最为突出，伽利略于1592-1610年间，
即将相当大的精力放在军事工程之上，他尝雇请工匠制造发卖一种可供几何和军事
学用的多用途比例规(Sector or Compass)，此器除可测量火炮的用药量外，还可方
便地解决当时几乎所有常见的代数和几何问题。

　　有关弹道学的研究，在伽利略于1638年出版《两种新科学的论述(Discorsi e 
dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze)》之后，更出现重大
突破。他在该书中提出投射物之轨迹为抛物线的主张，并列有一表可帮助炮手计算
在不同仰角下炮弹的射程，此一射程值与sin2a成正比，其中a乃炮管的仰角。

　　伽利略及其门生的研究成果，在完成后却长期不为炮手们所重视。事实上，直
到十七世纪最末的二十多年，塔尔塔利亚的弹道学理论还都是炮手们遵循的范本。
科学理论与技术工艺两支传统的合流，并不如想像中容易，教育的不够普及，加上
学术与应用两批人士之间的隔阂，或均是主因。

　　在另一方面，伽利略的理论虽适用于低速、短距离的重迫击炮炮弹(Heavy Motar 
Shells)，但因其未能考虑进空气阻力的影响，因此在估计较高速炮弹的轨迹时误差
颇大，且因当时火炮的铸造和弹药的制造等技术，仍欠缺规格化，均使得弹道学的
发展停留在一理论的层次，无法用数学较精确地描述真实的物理世界。此一情形一
直要到十八世纪中叶始在罗宾斯(Benjamin Robins, 1707-1751)和欧拉(Leonhard 
Euler, 1707-1783)等人的努力下发生革命性的改变。

　　先前学者虽有许多著述论及明末清初传华的红夷大炮，但多偏于史实的陈述或
大炮的形制，对火炮操作技术的重大改进及其影响，尚无人做过详细的研究。本文
因此详人所略，著重于探讨十六、七世纪欧洲的火炮学如何将几何和物理的知识仪
具化，以便能较定量地掌握射准的要诀，而这些操作火炮用的仪具（如铳规、铳尺、
矩度和星斗等）如何传入中国，在华被接受的状况又如何。希望透过此一研究，能
对武器发展在明清战争中所扮演角色的重要性，有一确切的了解。文中亦将透过火
炮测准技术演变的情形，尝试理解清廷何以在鸦片战争之际无力面对西方列强坚船
利炮的挑战。


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情深不寿，强极则辱，谦谦君子，温润如玉
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