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因为军饷不足和而发生哗变，最后携带大批明朝最先进的火炮装备包括数十门红夷大炮以及上万士兵投降了后金。
令徐光启想不到的是，他的宏伟蓝图，不久即为孙元化的部将孔有德，耿仲明突然率部哗变和投降后金所破坏。孔、耿二人所率领的部队装备了直接从澳门引进的红夷大炮，而且还曾雇佣公沙的西劳等13名葡萄牙炮手，他们是中国战争史上最早被聘用的西方军事技术人员。崇祯四年八月，孙元化遣孔有德、耿仲明率军前往辽东救援大凌河，兵至河北吴桥时，因粮饷匮乏，发生哗变。叛军配备红夷大炮20余位，大将军炮300余位，炮弹6斤至10余斤不等，尤其是士兵曾受到过葡籍炮手的操炮瞄放训练，……此后叛剿双方在登莱一带交战18个月，各倚红夷炮为攻守，出现了百炮齐射，“炮矢如雨”的局面。这样大规模的炮战，在我国军事史上是空前的。不久，二将率残部携十数门红夷炮和众多火器手投降后金，如此行径不但给明军在登莱方向造成莫大的损失，而且使关外明军处境更加恶化。被围困在大凌河的祖大寿部明军，也于1631年10月败走锦州。大凌河要地的3 500门火炮，包括数十门红夷炮，尽为后金军所有。……吴桥兵变，明军元气大伤，大大改变了明与后金军火器数量的对比。此后，明军已无法恃火器为长技。
孔有德的投降，令后金以汉人为主体的炮兵部队，战力激增且战技精进，经搭配以满人为主的八旗步骑兵后，在当时即形成一支几乎无坚不摧的劲旅，此一崭新形态的军队编组，在满清入主中原的许多战役中，更发挥了极大威力。
这是对明朝军事最沉重的打击，不仅损失大量先进武器，改变了与后金之间的力量对比，而且牺牲了大批优秀人才。而孙元化也因被指责无能而被处死。徐光启策划的训练火器新军的计划永久搁置，入主中国的满清政权在巩固统治后逐渐漠视、甚至抵制火器的发展，中国军队的现代化进程也被拖后了数百年。
有人说，明朝在张居正当政时没有提高商业税，依然使国家“财政赢余”。“行之久，太仓粟充盈，可支十年。互市饶马，乃减太仆种马，而令民以价纳，太仆金亦积四百余万。” 这国库积银四百万两，可明代当时一些工商业巨头的财产资本远超过四百万两，国库里的银子居然还不如私人银子多，这已经是很不正常的现象了。
这样的“财政赢余”是从张居正改革的两项主要措施：一是尽可能收缩政府开支，提高行政效率，二是尽可能在农业上榨取更多的油水。张居正的改革仅仅是在保持原有制度不变的情况下，挖掘原有制度的潜能，提高原有制度的效率，修补原有制度的漏洞。而对于真正需要改革的核心问题，即已经和经济现实与国家需要严重脱节的税收结构制度，张居正则并没有触动。
并且，张居正改革期间的行为也侵犯了众多文官的利益，造成在其死后的被清算，改革措施也多被废除。这样的改革所带来国家财政困难的缓解，是相当脆弱的，并由于它建立在国家财政的收缩，及无意外事变发生的基础上，治标不治本。一旦发生大的军事危机，或者发生严重自然灾害，或者国家需要大规模的工程建设的时候，改革带来的财政好转假象马上就会消失。故而当戚继光要求训练更多的军队和更大的军事行动来彻底消除北边游牧民族的威胁时，张居正坚决不同意。
明英宗以后政府甚至丧失了对货币的控制权。这也是爆发财政危机的原因之一。
对明朝的禁私钱政策，商人便联合起来予以抗拒，而且往往这些商人甚至能够迫使明王朝让步。如嘉靖八年禁私钱，由于奸“党私相结约，各闭钱市”，以至“货物翔踊，其禁遂弛”，乃至于七八年后，明朝官吏再次提出严禁“私钱”时，不得不担心他们“昔既得计，今必踵而袭之”。（《明世宗实录》卷191）
3。千年罕见的自然灾难
17世纪初期到中叶，也就是明朝晚期末期，中国连续发生在历史上极为罕见的的超大规模自然灾害。而且当时的自然灾害是全球性的。许靖华说：
我和我的同事过去30年来一直在瑞士联邦技术研究院湖沼地质实验室从事古气候研究。通过与欧洲、亚洲、南美、北美的同行合作研究，我们形成了一个全球性的观点，我们的数据表明，自大约一万年以前的冰川融化期以来，存在全球变暖时期和变冷时期的交替。全球温度变化对地区降水有可预见的影响。……在近4000年以来有4个全球气候变冷的时期（也即小冰期）。
而明末所处的17世纪上半叶到中叶正是这样一个向“小冰河期”（Little Ice Age），尤其以末期的1580～1644最为寒冷。这段时期在一千年里是最冷的，在一万年里也是第二位的，在一百万年里也能排进6～7位，是相当寒冷的，可以说人类进入文明时期以来，这是最寒冷的时期。整个气温回暖是在明灭亡后的1650年左右。李隆生说：
17世纪中叶是一个全球政治动荡不安的时期，几乎整个旧世界和新世界的部分地区都发生动荡和暴乱。例如1648～1653年法国投石党运动；1642～1660英国发生的大反叛（英王查理一世被送上断头台）；1633、1634、1637、1645、1648年发生在莫斯科的动乱；1628～1644年中国的农民暴动；1624、1647、1664发生在墨西哥的暴动。
17世纪中叶，普遍发生的全球性危机（17世纪危机），除了每个事件背后的地区性原因外，一定存在一个共通的因素。……17世纪中叶的气候异常，导致农作物减少变成了一场大灾难，发生饥荒、瘟疫和政治与社会的动荡不安。
Romano考察欧洲的国际贸易、工业、农业，发现如下的三项重要结论，……大概在1600年以后，欧洲的农业发展停滞，在失去农业部门的支持，商业和工业部门在1620年以后也失去成长动力；1620年以后的17世纪，除荷兰外，整个欧洲经济处于停滞状态。Romano因此认为1620年前后，“不仅代表一个世纪的断裂，也决定一个新世纪的特性”。
1630年代末期和1640年代初，日本北方一连串不寻常的凉夏以及其他地方的旱灾、水灾、减少谷物收成，特别是1641～1642年的大饥谨，造成许多人畜死于饥饿与疾病。……到1640年代中期，日本经济开始复苏。
在这场全球性的灾难与危机中，中国的情况最为严重。
远东地区也没能逃过全球变冷的冲击。17世纪明朝末年华中地区又冷又干。最后两位皇帝天启和崇祯统治期间出现了最恶劣的气候。在40多年里（1601～1644年），历史学家记载了两次‘八年大旱’，即连续八年的严重干旱。在河南，据记载在整整三年里未下过一滴雨。
学者王家范在《明清易代的偶然性与必然性》说：
韩国学者朴根必、李镐澈在我国《古今农业》上发表了题为“《丙子日记》（1636～1640）时代的气候与农业”的论文，指出“17世纪的东亚通常被称为近代前夜的危机时代，即所谓的寒冷期（小冰河时期）”，这种灾害性的气象危机。
因有《丙子日记》的发现，在朝鲜境内已经得到确证。我国中央气象局科学研究院编著出版的《中国近五百年旱涝分布图》以及相关论文集刊，也证实1470年至1644年为我国旱灾严重（且旱涝互生）的历史时段，其中全国性大范围有旱象的年份为18年。现在看来，由于气象史专家搜索的历史资料不全，实际情况远比他们已经调查的要严重得多。
河南商丘人郑廉在清初著有《豫变纪略》一书，因对农民战争期间河南省情熟悉，记载详尽，在明清易代诸书中具有独特的地位。他对河南全省灾害，作了详细的统计年表，阅后触目惊心，摘录于下：
崇祯3年 旱。
4年 旱。
5年 大旱。
6年 郑州大水，黄河冰坚如石。
7年 夏旱蝗。
8年 夏旱蝗，怀庆黄河冰。
9年 夏旱蝗，秋开封商丘大水。
10年 夏大蝗，闰四月山西大雪。
11年 大旱蝗，赤地千里。
12年 大旱蝗，沁水竭。
13年 大旱蝗，上蔡地裂，洛阳地震，斗米千钱，人相食。
14年 二月起大饥疫，夏大蝗，飞蝗食小麦如割。
15年 怀庆地震，九月开封黄河决。
当时气温最为寒冷的时期肆虐了20余年。北方的酷寒使降雨区域普遍南移，导致全国各地尤其是北方连年遭灾。先秦晋，后河洛，继之齐、鲁、吴越、荆楚、三辅，并出现全国性的大旱灾。粮食产量骤然下降，如此长时间和高密度的灾害对于