孙元化是明末研制西洋火炮的专家，他撰写的《西法神机》是明末关于西洋火炮的专著，对明末和清代的火炮研制和使用，产生了重要的影响。

(1)研制西洋火炮的专家孙元化

孙元化，字初阳，号火东，嘉定(今属上海)人。出生年月不详。《明史·徐从治传》后附其小传，称他“善西洋炮法，盖得之徐光启云”。清乾隆《嘉定县志》说他“天资异敏，好奇略，师事上海徐光启，受西学，精火器”。因条陈备京、防边二策，得赞画经略军前。天启二年(公元1622年)九月，孙元化任兵部司务，在山海关协助辽东经略孙承宗修筑城防。天启三年(公元1623年)，随从宁前兵备道袁崇焕坚守宁远城，负责调运、管理山海关的11门西洋火炮和主持造炮事宜，全力支持徐光启用西洋火炮抗击后金的主张，在天启六年(公元1626年)的“宁远大捷”中立了战功。至崇祯初年起任兵部员外郎，不久升迁郎中。崇祯三年(公元1630年)，经老师徐光启的荐举，调任登莱巡抚。他按徐光启的意图，聘请葡萄牙炮师到登莱制造西洋火炮，并对士兵进行使用西洋火炮的训练。他把从意大利传教士利玛窦(Matthoeus Ricci，公元1552—1610年，1582年来华)处学到的西洋火器技术，写入《西法神机》中。崇祯五年(公元1632年)，孙元化的部将孔有德、耿仲明叛明降清，攻陷登莱，将其俘虏。孙元化自杀未遂，被叛军放归。次年九月，被明廷处死。著有《经武全书》、《西法神机》等。

(2) 西洋火炮专著《西法神机》

《西法神机》成于崇祯五年(公元1632年)前，原稿在战火中流失，现存清康熙元年(公元1662年)据其副本刊印的古香草堂本(见图17)，分上、下两卷，约三万余字，图19幅。书中记载了30多种发射火药的配方；阐述了以火炮口径的尺寸为基数，按一定比倍数设计其他各部分的方法；提出了弹重、装药量与火炮口径成一定比例的要求；创制了一种新型的攻城炮车；设计了多种便于发挥火力优势的凸面炮台。

《西法神机》全面反映了孙元化关于火器设计的思想。他认为，研制火器必须明理识性，“推物理之妙”，合乎事物之特性，才能制成合用的成品。后经过对火炮射程与射角关系的一系列试射后指出，火炮的射击，若从平射位置直射即零度算起，射程随仰角的增加而渐远，超过45度角后，射程又逐渐变近。此外，孙元化通过研究后认为，炮弹射出炮膛后并非沿直线飞行，而是“全用其直势，亦用其曲势；曲势过半，不能杀人矣”。其意是说炮弹在空中飞行时，既沿直线前飞，又受地球引力下坠，合成曲线轨迹，过曲线顶点后，速度减慢，动能减小，杀伤力削弱，最后速度为零，杀伤力消失。他的论述虽不如伽利略(Galieo Galilei，公元1564—1642年)对抛物线的论述透彻，但已相去不远，是中国古代关于弹道理论的一大突破。他在《铳台图说》中，对大型火炮发射后产生强烈震动的原因做了初步的阐述：发射火炮时，“铳气出口，空气相激，气之动也最捷，故山谷皆答(即回声)，其近而裂者，则能排墙，能撼石”。这是对大型炮弹射出后所生冲击波现象的一种朴素解释，也是一大进步。

图17 《西法神机》