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当欧洲文明于十六世纪开始张开大帆航向海洋时，他们所掌握的优越航海技术和所具备的旺盛探险精神，令邻近大洋的其他文明均不再可能闭关自守。而那些商船和战舰上的先进大炮，更是他们扩张海权的利器，并成为几乎每一个东方国家的梦魇。郑和以后的大明帝国对于海洋的企图心一向不高，甚至还曾采行过海禁政策，但在“大航海时代”中，却也无法阻拦已经冲击到中国沿岸的西潮。而东西方接触后所衍生的庞大经济利益，不仅令这些欧洲的海权国家积极开拓或争夺此一广大市场，更吸引了闽粤人士开始发展私人海上贸易。
中国东南沿海的海商和海盗，或许在十六、十七世纪之交即已接触到前装滑膛式的西洋大炮。然而，官方却要到辽事大坏时，才思考引进这种新型火器。万历四十七年，明军在萨尔浒之役中惨败，甫奉旨协理京营戎政的黄克缵，遂召募家乡福建的工匠在京铸造了二十八门“吕宋大铜炮”，这应是已知的中国最早大规模仿制的红夷炮。但这批武器却因品质不佳或操作不当，而未能在天启元年的辽沈之役中发挥作用，甚至屡屡出现膛炸的情形。亦即，东方大陆文明向西方海洋文明学习的第一课并不成功。
萨尔浒战败之后，以西学和知兵闻名的天主教徒徐光启，奉旨训练新兵并防御都城，他与同教的李之藻和杨廷筠等士大夫，转而积极策划自澳门引进西洋制火炮，以抵抗东北方满洲少数民族持续对长城防线的冲撞。他们安排奉教的张焘和孙学诗赴澳，并在耶稣会的协助之下，向夷商募得四门大铁铳（可能是打捞自一艘荷兰沉船），且于泰昌元年自费雇请澳门的葡籍铳师四人以及傔伴、通事六人起运来华。但因徐光启以词臣练兵，遭人议论而告病辞官，遂将炮暂置于江西，并将澳人遣还。
随着沈阳与辽阳在天启元年三月的相继陷落，徐光启和李之藻乃被委以襄理军务和调度军器的重责。当时工部的虞衡司以及户部的新饷司，恰由徐光启的门生沈棨和鹿善继分别担任主事。此外，李之藻也兼管工部都水司郎中事。这些都是处理辽事的主要行政机构。在内外环境的配合之下，再加上兵部尚书崔景荣的支持，第一批西方铸造的大炮终在天启元年分两次解运至京，其中的第二门并应辽东经略熊廷弼所请而先发出关。
由于边事孔棘，而当时广东肇庆府推官兼海防同知邓士亮方打捞出几十门在阳江触礁之英国东印度公司商船独角兽号上的炮，此外，海康县亦从一艘欧洲沉船中捞得二十几门炮，
故在协理戎政李宗延的建议之下，孙学诗旋即奉旨再赴广东取炮，并“选募惯造、惯放夷商赴京”。惟因保守人士的掣肘，认为夷炮可用但夷人不可用，导致解运之事一直稽延。
天启二年正月，金兵连下广宁等四十余城，经抚熊廷弼和王化贞先后溃退至山海关。三月，起王在晋为蓟辽经略，徐光启的同年好友孙承宗亦被起用为兵部尚书兼东阁大学士。一些与天主教会关系密切之人，遂开始通过各种渠道转往关外发展，希冀能在前线一展抱负。如沈棨即在王在晋幕中担任分理军需，是王氏最倚重的僚属之一。
王在晋为万历二十年进士，他与沈棨的两位叔父沈㴶和沈演是同年。此科中人对天主教的态度明显呈现两极，如沈㴶曾掀起南京教案，而陈懿典亦在为其序《南宫署牍》时加以呼应。但该科之中也不乏对西学西教友善者，除杨廷筠奉天主教之外，张五典为徐光启中举时的房师；冯应京晚年几乎入教；翁正春曾疏荐徐光启、李之藻、庞迪我和熊三拔进行修历；曹于汴曾考订校刻熊三拔的《泰西水法》，并序庞迪我的《七克》；苏茂相曾序艾儒略的《三山论学纪》；陈民志尝跋利玛窦的《万国坤舆图》；李日华曾与利玛窦交游；袁宏道与利玛窦往来频繁；而韩爌家族中人也颇多领洗入教者，且韩爌亦是鹿善继祖父久徵于万历十六年在山西乡试所拔举之士。此外，该科同考官之一的焦竑还是徐光启的座师，焦氏曾在担任万历二十五年顺天乡试主考官时，将徐氏拔置第一。
再者，师事徐光启习学火器和算法的孙元化，虽然会试不第，也在同乡前辈吏科给事中侯震旸和师门好友孙承宗的协助之下，入王在晋幕中担任赞画军需一职。元化尝向王在晋上《清营设险呈》《议三道关外造台呈》《乞定三道关山寨铳台揭》《铳台图说》等疏，深盼自己在军事方面的才学能为当事所用。虽然举荐孙元化的侯震旸于天启二年三月因疏参阉党沈㴶等人而遭降调外任，但沈棨或并不认同其叔父沈㴶的政治理念，他也曾主动协助元化建造火药库。
天启二年六月，王在晋议筑新城于山海关外的八里铺，众人力争不得。八月，先前自请阅关的孙承宗返京向皇帝面陈边事，遂罢筑新城且召还王在晋，承宗并奉旨以原官督理山海关及蓟辽、天津、登莱各处军务。孙承宗在这年九月抵关视事后，旋即定兵制，命监军道袁崇焕“修营房”，兵部司务孙元化“相度北山南海，设奇兵于高深之间”，稍后，更令兵部职方司主事鹿善继“按兵马钱粮”，沈棨和孙元化等“按军器火药钱粮”。元化也曾奉孙承宗之命铸造西铳，然经三次试验俱轰裂，乃引咎请罢，承宗则安慰曰：“君非冒者，但大器晚成耳。”
稍后在边事扮演重要角色的袁崇焕，为万历四十七年进士，天启二年二月，任兵部职方司主事，旋改山海关监军众事。
他透过科举的人际网络亦与教中人士有些渊源或往来，如其座师韩爌的家族中即颇多奉教之人。又，徐光启是该科殿试的掌卷官，或由于此一缘故，该科的同考官王应熊、冯铨、曾楚卿、樊良枢以及所取进士中的庄际昌、金之俊、吴阿衡、刘宇亮、邵捷春等人，均尝赠诗教会中人或为其撰序。
至于天启三年九月起在孙承宗幕中担任赞画的茅元仪，也与西学西人接触颇多。他少时随父茅国缙在京任官期间，即喜向利玛窦“闻所未闻”，且与时为翰林院庶吉士的徐光启相识，茅元仪对徐氏兵学方面的造诣和主张亦十分佩服。
在边事日棘的情形下，两广总督胡应台于天启二年遣张焘将二十二门铁铳和四门铜铳起解，同时聘雇了来自澳门的独命峨等七名夷目以及通事一名、傔伴十六名随行。三年四月，此第二批西洋制的大炮抵京，并随即在京营内精择一百名选锋，由葡籍军事顾问传习炼药、装放之法。这批炮大多打捞自独角兽号，也有少数几门出自海康沉船，其中十门口径较小的咪灵铳在稍后由茅元仪运送出关，连同先前的那门西洋大炮，均辗转运至宁远。
从头两批西洋大炮引入中国的过程，我们屡可发现徐光启和李之藻等天主教士大夫，动用了由科举所形成的绵密人际网络，而西学西教的影响力也透过科举的同年或师生关系在知识分子间传播。由于奉教人士不断强调这些新式大炮必须由葡籍铳师教放始能发挥威力，而耶稣会士也被形容成既可“商略制造”，又可“调御诸工”，于是，万历四十四年南京教案以来对传教士居停和宣教的禁令遂因此被打破。
孙承宗于天启二年临危受命，经营辽东近三年，共恢复疆土四百里，安插辽人四十万，稳定了屡战屡败的军心和民心。作为明末抗金影响最深远的人物之一，他却也无力拒阻魏忠贤阉党的排挤，而于五年五月去职。继任的高第旋即欲尽撤锦州、宁远等防线，并驱屯兵入关。宁前道袁崇焕坚不从命，他在城上布置了十一门西洋大炮，并由曾在京营中习学的彭簪古等人负责操作，没想到竟于六年正月缔造前所未有的宁远大捷，但策划引进这些大炮的徐光启、李之藻和杨廷筠等奉教士人，却均已因各种因素而于先前相继罢官。 [30]
魏忠贤自天启五年起屡兴大狱，孙承宗经略辽东时的主要僚属（如鹿善继、孙元化、茅元仪、沈棨等）均陆续被斥逐，即使曾在宁远立下大功的袁崇焕，亦于七年七月遭罢。孙承宗、李之藻和鹿善继等人均为东林党之要角，至于徐光启，虽反对结党，但仍与东林关系密切。由于教会中人大多与东林较接近，这场激烈的党争遂令明季引进西洋大炮的努力因此停滞。直至崇祯帝即位之后，阉党被黜，许多先前遭罢斥者重获起用，才又出现另一波高潮。亦即，明季士人因党社色彩较为鲜明，导致西方炮学的传华与政争的起伏产生密切关联。
崇祯元年七月，两广总督李逢节奉旨派人至澳门购募铳师和大炮。二年十一月，皇太极率兵围北京。三年正月，由公沙·的西劳所率领的三十一名铳师、工匠和傔伴，始携大铁铳七门和大铜铳三门抵达都城，但金兵已于之前饱掠北去。五月，孙元化被破格荐用为登莱巡抚，他于是起用这批葡籍铳师以训练部队，明廷更在徐光启的疏请之下，自澳门募得一百多名葡国军士（另加约两百名随从）来华助战。但因战情趋缓及礼科给事中卢兆龙等人的激烈反对，此一远征军在抵达南昌后即遭遣返。四年闰十一月，孙元化的下属孔有德因细故在吴桥叛变，六年四月，孔有德军投顺金国，不仅带去大量精良的大炮与炮手，并将被视为机密的火炮瞄准技术外泄，促使明军在战场上失去抗衡后金的唯一“长技”，严重影响到彼此间的军力消长，也让这场中国军事史上第一次引进西方兵学的努力画上休止符。