孙元化（1581年—1632年），苏州府嘉定人，今属上海市。1612年中举，但他留心西学，最终放弃了科举，其恩师就是徐光启。1622年，孙元化向朝廷献《备京》、《防边》两策，开始受到朝廷注意。当年二月，吏科给事中侯震旸奏称 ：“现有举人孙元化，急宜留用，炤法建制一台。”经兵部同意，孙元化以举人身份充任辽东经略赞画，负责前线筑台事务。赞画只是一个军事参谋性质的临时小吏。

孙元化认为“周览形势，谓根本先图，固在山海 ；恢复大局，宜据宁前。乃陈扼要固守、随地进据之策”，可见他的想法和孙承宗、袁崇焕大体一致。孙承宗巡视辽西时，他和袁崇焕都反对王在晋退守山海关之策。孙元化十分重视火器的作用，曾仿照西洋火药，“如法炮制，以资防御”。

宁锦之战后，魏忠贤排挤袁崇焕，袁崇焕被迫辞职，孙元化因为拒绝和阉党交往，也被迫辞职还乡。崇祯即位后，铲除阉党，袁崇焕得到了重用，孙元化再获起用。1629年，在袁崇焕的推荐下，孙元化升任宁前兵备道，“所辖宁、前二卫城堡、驿所共三十二处，兼管屯田、马政”，是袁崇焕的得力助手。在任期间，他重用了从后金来投的将领刘兴祚。己巳之变发生后，袁崇焕带领关宁军主力入关勤王，孙元化镇守关宁后方，“三次发援，恢复数城，斩馘无算，且独守八城、二十四堡，四百里之边，凡七阅月”，有效守卫关宁防线的安全。

1630年，皮岛“东江之乱”爆发，东江的各大派系相互倾轧。朝廷为保证渤海安全，平定叛乱，于是设登莱巡抚。在兵部尚书梁廷栋的建议下，朝廷破格任命了孙元化为登莱巡抚。

孙元化在登莱进行的最有意义的活动就是组建火器营。孙元化在登州招揽西学人才。通过自己和徐光启在基督教当面的关系网络，孙元化会快就在登州招揽了大批的西学人才，比如例如王徵，著有《远西奇器图说》，任山东按察司佥事，监辽海军务；张涛著有《西洋火攻图说》，任中军副将，登莱副总兵。“中国士大夫之信西学者，亦多投孙元化。”当时，徐光启招募的雇佣军被遣散，孙元化赶紧上书辩论，并请求调西洋兵来登州。最终，有25名葡萄牙炮手、工匠来到登州。一时间，登州成为了中国的西学重地，如果没有其他因素的阻碍，明朝版的“洋务运动”就可在山东开展起来了。

经过几年的努力，孙元化已经组建了亚洲最精良的火器部队，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。孙元化还组建了火器营，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。如果孙元化的“洋务运动”能够持续下去，那明末的局势可能大有改观。

然而，大凌河之战爆发后，孙元化派遣的孔有德的部队到达吴桥，因为山东人的排挤，结果引发了吴桥兵变。孔有德的军队杀到山东，孙元化主张招抚。但是派去招抚的耿仲明因为登州人的排挤（登州人歧视辽东人，拒绝辽东人入城）而也叛变了。孔有德和耿仲明里应外合，攻陷了登州。此后，东江之乱中的许多将领也投靠孔有德的队伍，于是孔有德和耿仲明带领万余人投靠了后金。

孔有德、耿仲明将大量的工匠、大炮等带去了后金，《平叛记》所记：“时有旧兵六千，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”。吴桥兵变导致明朝几十年引进西洋大炮的努力最终是“竹篮打水一场空”。而后金的火炮制造技术就此超越了明朝。此后，清朝制造了大量的红衣大炮，组建了汉军八旗，明朝对清朝的战争已经没有了武器方面的优势。

吴桥兵变后，明朝火器第一专家孙元化被处死，同时被杀的还有张涛，而王徵被罢官流放，“东陲之西学堡垒于焉解体矣”。崇祯皇帝要杀孙元化时，十年七十岁的徐光启心力交瘁，多次上书朝廷挽救孙元化，想为明朝保住一点元气和希望。但是崇祯皇帝根本不听，下旨处死了孙元化。徐光启再也承受不了这样的打击，气得一病不起，次年病逝。崇祯皇帝亲手埋葬了明朝的火器人才，亲手毁了明朝的“洋务运动”。

《红夷大炮与明清战争》是历史学家黄一农所著的历史类专著。该书基于全球数百门明清红夷大炮的实地勘查与文献研究，系统梳理17世纪西式火器技术传入中国后的演变历程。全书分三部分：第一部分考证欧洲沉船火炮经天主教徒引入辽东战场的路径，分析萨尔浒之战等战役中红夷大炮的实战应用；第二部分探讨后金政权利用汉人铸炮技术建立八旗汉军，推动步骑炮协同战术革新；第三部分解析明清铁心铜体复合炮的铸造工艺，揭示其技术优势。