火药与工事
虽然法国国王和奥斯曼土耳其人用火炮打破了敌人的防御墙，但他们的火炮有严重缺陷，极大地限制了其军事用途——又大又重，而且安装在固定不动的平台上。这样，只有在己方已经控制的土地上才能使用火炮，如法国人在诺曼底乡间以及奥斯曼人在君士坦丁堡城外的水上和陆上。火炮真正要成为作战工具，就必须足够轻便，可以用车拉着随军前行，这样，步兵、马匹和火炮才能形成一个统一的整体，一起在敌人控制区内行动，因此而避免炮兵跟不上大军行进的速度而被敌人连人带炮一起抓获，或撤退时被迫丢弃火炮。
1494年，法国人实现了这方面的突破：
法国的工匠和铸钟匠……到15世纪90年代（早期）……发展出了将在后来的近400年间成为战役和围城战决胜因素的火炮。原来笨重的“组装”臼炮安在木制台子上发射石头弹丸，每次换地方都要抬到车上运走；现在改为青铜铸成的直炮筒，长度不超过8英尺，比例经过仔细的计算，以吸收发射时造成的从炮尾到炮口递减的冲击力。这种炮发射的是熟铁弹丸，比石头弹丸重，因此同一口径的炮发射铁弹丸要比发射石头弹丸的破坏力大两倍。5
最为重要的是，火炮可以移动了；因为炮筒是一次性铸成的，所以在炮筒的平衡点稍前的地方可以同时铸上“炮耳”，即突出的小小凸缘，用来架在木制双轮支架上。这样，火炮就能像小车一样行动自如了，如果炮架的“架尾”再挂到另一辆双轮“前车”上，和炮架形成一个整体，可以直接把马套在车轴上拉动，那就比小车还更灵便；炮架还可以做得使人能通过调整炮尾下方垫的楔子来降低或抬高炮口（barrel这个用细长的铁板箍成的“组装”大炮的专用术语一直流传至今）。要把炮从右转向左或从左转向右，只需移动为稳定炮身而安放在地上的炮尾即可。
1494年春，率军自蒙特热内夫尔越过阿尔卑斯山的查理八世下令把40门火炮从法国运到北部意大利的拉斯佩齐亚港，他从那里出发向南席卷意大利，要夺取那不勒斯王国的王位。他途经的城邦和教皇属地听说他的火炮很快就击垮了费里扎诺城堡的护墙，纷纷放弃了抵抗。11月，他征服了佛罗伦萨。第二年2月，他在那不勒斯仅用8个小时攻破了曾在使用传统方法的围城战中坚持了7年的圣乔瓦尼城堡，胜利进入那不勒斯。他行经之处，整个意大利都为之震动。他的火炮给作战带来了一场名副其实的革命。过去使攻城机和攀墙队无可奈何的高墙深垒的城堡在火炮这种新的打击武器面前脆弱得不堪一击。当时一个意大利人圭恰迪尼写道，火炮“如此迅速地靠墙安好，发射得如此密集，弹丸飞来的速度如此之快，力量如此之大，几个小时内造成的破坏就等于过去意大利的战斗中几天的破坏”。6
查理八世虽然在那不勒斯取得了胜利，但好景不长。他不分青红皂白的打法使意大利所有的城邦个个自危，于是威尼斯、神圣罗马帝国的皇帝、教皇和西班牙组成了反对他的联盟。虽然他在接下来与神圣联盟打的福尔诺沃战役中靠大炮赢得了胜利，但他还是决定放弃意大利回到法国，1498年就去世了。他的炮兵革命却持续了下来。新型火炮达到了攻城者几千年来梦寐以求的效果。以前，堡垒的效力主要取决于墙的高度。不过并不全是那样，水也能成为强有力的防御；亚历山大大帝在围攻提尔苏尔面海的要塞时（公元前332年）就亲身体会到了这一点，那场围攻一直持续了7个月才告结束。不过，总的来说，墙越高，攻城队就越不容易攀到墙头，同时墙高也意味着墙厚，使攻城机械难以奏效。压重弹射机（弩炮）投掷的石头打到墙上就滑下去，扭力投掷机虽然可以平射，但力量太小。唯一肯定能弄垮城墙的办法是挖地道，这个办法费力不说，遇到城壕和护城河就无计可施，而且对方也会通过挖对抗地道的办法来破坏。
新型火炮可以迅速靠近城墙投入作战，射出的弹丸还可以较准确地打中预期的目标，因此能产生与挖地道相同的效果。瞄准城墙墙基的一点不断平射，射出的铁弹丸很快就能在墙石上打出一道沟，这种打击的积累性效果也利用了墙体本身的物理原理：墙越高，基础受打击后动摇得就越快，倾塌后破的口子也越大。城墙倒塌下来的瓦砾会自动填满墙脚下的壕沟，正好为攻城部队铺平道路，而且坍塌的城墙可能还会带倒瞭望塔（这正合炮手之意，因为它意味着守军失去了向进攻的一方投掷石块和别的武器的制高点），所以攻破了城墙就等于拿下了堡垒；根据之前的围城战已经确定的惯例，城墙被攻破后守军若是还不投降，攻城的军队就可以对守军大开杀戒，也可以放手抢掠。在火炮时代，这个惯例成为绝对的规矩。
那不勒斯的惨败使所有国家悚然而惊。对许多国家，特别是文艺复兴时代欧洲的一些小国来说，现有的堡垒是第一道防线，它们的建造和维修是国库的一大笔开支。查理八世的火炮如此轻而易举地摧毁了矗立了多少个世纪的城墙，这刺激了工事工程师的好胜心。16世纪上半叶，法国、西班牙、神圣罗马帝国和各城邦间不断结盟改盟，在意大利混战不休。那个时期内对旧城墙加固的手法达到了很高的水平。比如，1500年，比萨的工程师在石头城墙后加建了一道土墙和壕沟；法国人及其佛罗伦萨盟友虽然用火炮轰破了一处城墙，但整个城墙仍然屹立不倒。“比萨双层护墙”被广为采用，还有很多城邦在城墙外围又建造起土木结构的护墙和瞭望塔，火炮的铁弹丸至少在攻城的初期无法对它们造成破坏。7城邦和堡垒守军的指挥官也很快意识到，即使城墙被打破，也可以部署步兵使用火器顶住来攻的敌人。这种战术的各种有效模式逐渐显现，1523年的克雷莫纳围城战和1524年的马赛之围就是清楚的证明。
然而，临时的修补加固无法使古老的城墙永远顶受得住新式火炮的攻击，需要建立一种全新的工事体系。令人惊诧的是这种新式工事出现得如此之快，使大炮只享受了半个世纪攻无不克、威风八面的好日子。如果和其他对军事新发明的适应速度相比，50年似乎很长，比如，在第二次世界大战开始时，盟军为对付希特勒装甲部队的闪电战，彻底对军队进行了重组，大量制造反坦克武器，到1943年即有效地控制了局面。但这种看法忽视了所涉及的智力概念上的困难和资金问题。首先必须想出反火炮的概念，然后必须找到资金把概念变为现实。这需要巨大的资金投入，因为多少世纪以来，在欧洲大陆各处建造的工事体系本来早已收回了建筑的成本（有些城镇的防护墙虽然在中世纪经过了重建，但最初建立的时间可追溯到罗马时代），但现在却需要把它们全部推倒重来。
机动火炮问世伊始，就有人敏锐地抓住了反制概念的根本。既然火炮最能对高墙造成损毁，所以新城墙就必须造得低。然而，低墙的工事等于是开门揖盗，敌人很容易发动突然袭击，顺着梯子攀过城墙进入工事内部。所以，新的工事体系必须既能够抵御火炮的射击，同时又不让敌人的步兵靠近。达到这种以深度换高度的效果的手段是棱堡，它突出于城墙之外，俯瞰城壕或护城河，可以作为火炮和火器的发射平台，而且非常坚固，不会被敌人密集的炮火轰塌。实践证明，最合适的棱堡设计有4面：两面合在一起形成楔子状向外突出，使敌人的炮弹打不到正面，还可以架设己方的大炮；另两面呈直角把突出的楔子连在城墙上，在这两面的雉堞后，守军可以用火炮和火器覆盖城壕和棱堡之间的空地。棱堡用石材建造，不过以砖替代也未尝不可，墙后顶着夯实的泥土，整个棱堡牢固无比，既是坚实的火炮阵地，也是不惧炮击的城防。8(https://www.daowen.com)
在查理八世1494年远征意大利，宣告了堡垒的末日之前的一段时期，工事工程师就已经开始研究试验棱堡，并一直在加厚城墙，使之形成坡度。这样的试验并不普遍，只有零散的几例，但一旦革新成为必需，进行过这种试验的工程师就能立即行动起来。意大利有几个工事“世家”，其中最早确立，也是最重要的世家是朱力亚诺·达圣加诺（Giuliano da Sangallo）和安东尼奥·达圣加诺（Antonio da Sangllo）两兄弟；朱力亚诺在1487年为波焦因佩里亚莱（Poggio Imperiate）的城防画出了棱堡的设计图，就在1494年那年，安东尼奥开始按棱堡的设计为教皇亚历山大六世重建在奇维塔卡斯泰拉纳（Civita Castellana）的要塞。9圣加诺兄弟俩坚信棱堡是攻城大炮的克星，很快就为意大利那些出得起建筑费用的城邦建起了一座座棱堡；他们在1501—1503年间为内图诺建了几座棱堡，1515年，安东尼奥又接下了为亚历山德罗·法尔内塞（Aiessandro Farnese）红衣主教在卡普拉罗莱建造一座样板碉堡的订单。圣加诺家族的红火生意引得别人也想来分一杯羹，先是圣米凯利（San Micheli），然后是萨沃尔尼亚诺（Savorgnano）、佩鲁齐（Peruzzi）、真加（Genga）和安东内利（Antonelli）几个家族也都进入了碉堡建筑业。
建造工事带来财源滚滚，令人眼红，吸引了令人完全意想不到的人物，包括列奥纳多·达芬奇，10他在切萨雷·波吉亚（Cesare Bogia）手下做工事碉堡检查员；还有米开朗琪罗，他在1545年和安东尼奥·达圣加诺的一次争论中宣称：“我对绘画和雕塑所知不多，但我对造工事很有经验，我已经证明关于工事我比圣加诺家族全加起来都懂得多。”11从1527年到1529年，米开朗琪罗为他的家乡佛罗伦萨建造了新的城防，但后来对他造工事技术的问津者寥寥无几，这不能不算是艺术的一大幸事。
圣加诺和其他工事家族几乎没有空闲的时候。他们建造工事的地点不仅限于意大利，由于他们大名远扬，各国国王又获得了越来越多的机动火炮，所以他们也去法国、西班牙、葡萄牙、爱琴海和马耳他（医院骑士团被赶出圣地巴勒斯坦后安顿在了那里）做工程，他们的足迹甚至远至俄国、西非和加勒比海地区。自战车工匠在公元前第一个千年期间出售技术给在中东作战的贵族以后，工事修建者和他们的对头炮兵是第一批业技专攻的国际雇佣军。一位意大利历史学家对他们的生活方式做了如下的描述：
我们必须设身处地从这些人的角度来想问题。他们没有钱，但他们知道自己有才，自诩为高等人，身处的人群文明程度不如意大利人。他们看到自己中间的少数人爬上了高位，感到愤懑不平；他们很容易受优厚条件的诱惑，背井离乡去为遥远的君主服务。然而，他们的情况并不因此有所改善——他们债台高筑、囊中空虚；长途旅行的高额费用迫使他们滞留他乡。他们还得忍受士兵们的轻蔑，因为士兵专看不起行伍中试图把战争的理论和武器相结合的人。12
许多作战的士兵自己也是雇佣兵，他们蔑视工程师和工兵，是出于武士的自尊自大，不是因为耗费大量金钱和人工建造的新式碉堡没能达到目的。事实恰恰相反：建有棱堡的要塞恢复了防御对进攻的优势，正如15世纪末火炮占了上风一样迅速。到16世纪末，每一个希望维护自己主权的国家都在边界上最薄弱的地点，如山口、渡口和易于航行的港湾，修建了现代防御工事。国内堡垒的分布也有了改变。内地的“星状碉堡”基本上不见了踪迹，因为国王利用自己垄断的昂贵的大炮击破了不服王权、负隅顽抗的最后一批封建领主的据点，并且不准他们重建有棱堡的城堡。然而，边界上的工事却比过去任何时候都更密集，它们作为设立军事防线的手段和政府管辖范围的标志也比过去有效得多。可以说，欧洲现代的边界基本上是由工事划定的，建造工事时对语言的界线和宗教革命后新的宗教界线做了些微的调整，以保证边界的清晰整齐。
这方面最明显的例子莫过于荷兰。在流入北海的莱茵河、默兹河和斯海尔德河这3条大河“以北”受信奉天主教的西班牙国王统治的荷兰新教教徒于1566年发动叛乱（1519年后他们受哈布斯堡家族的统治，奥地利、德意志和意大利的国王也都是这个家族的人）。这场战争持续了80多年，和德意志的三十年战争（1618—1648年）合并为一，还引发了一些连带性的冲突，如1588年西班牙的无敌舰队对英国的战争。荷兰人的抵抗之所以能坚持下来，有两个原因：由于荷兰地处海边，还控制着流入中欧的上游河道，所以它已经成了贸易大国，财富直追威尼斯；因为有钱，所以荷兰人造得起坚固的工事作为宣布独立的后盾。西班牙总督雷克森斯的秘书在1573年报告说：“叛乱的城镇地区比比皆是，几乎遍及整个荷兰和泽兰省；在那些岛屿上平叛尤其困难，除非派遣海军。事实是，如果几个城镇顽强死守，我们就永远不可能收复失地。”13荷兰的城镇的确十分顽强，在没有石头或砖头堡垒的地方，居民建起了许多土堡。只需几座土堡就足以抗拒西班牙人的进攻，1573年，阿尔克马尔镇和哈勒姆镇坚强的防守消耗了西班牙反攻的全部精力。
攻城战费时费力，因为要想聚集足够的火力打击建有棱堡的堡垒，就必须大量挖土。带棱堡的堡垒是“科学”建筑，它的设计是经过数学计算达成的，精心地尽可能减少敌人的炮弹能够打到的墙面，同时尽可能扩大守军在棱堡上向外射击的火力覆盖面。既然如此，攻城战术也必须“科学”。攻城的工兵很快就找出了相应的办法。需要挖一条与棱堡的一面平行的深沟，把火炮掩藏在里面开炮。在炮火的掩护下，再向堡垒的方向挖“接近”工事，然后在离堡垒较近的位置再挖一条平行的工事，把火炮运过来对堡垒进行近距离炮轰。到17世纪，这种技术在路易十四的围城大师沃邦（Vauban）的手里臻于完善，最终确定需要依次挖3条平行的工事；在最后挖成、最接近堡垒的工事中，足够猛烈的炮火可以把棱堡夷为平地，坍塌的瓦砾正好填满城壕，使集结在最后一道工事里的步兵借以跨过城壕，冲进堡垒被击破的缺口。
不过，无论带棱堡的堡垒遭受了多么大的打击，发动步兵冲锋总是带有奋不顾身的壮烈味道；所有的防御工事都常备着必要的材料，包括叫作堡篮的装满泥土的长篓、桩柱、栏杆和木头挡墙；一旦城墙被冲破，守军马上可以再建起一道防御墙，同时旁边棱堡上的火枪手和炮手会集中猛烈火力打击越过了城壕，甚至冲到了堡垒前的“斜坡”上的攻击部队。但16世纪的步兵不愿意打攻城战的主要理由还不是冲锋时种种可怕的危险。他们不喜欢攻城战是因为要挖工事，特别是在荷兰，挖地两尺就可能会出水。西班牙的一位主将帕尔马无奈只好给挖工事的士兵多付钱——在后来的几世纪内这几乎成为惯例——但他还得“努力克服卡斯蒂利亚人莫名其妙的虚荣心，他们认为在街上乞讨都比出力气干活挣钱有面子”。14
尽管如此，在荷兰叛乱的头20年，西班牙人还是取得了一些成功的；斯海尔德河和默兹河之间的地区是天主教的势力范围，后来成为比利时的北部领土，那个地区内各城镇的叛乱被西班牙镇压了下去。莱茵河以北、艾瑟尔河以西的地区地下水更加丰富，在这个坐落着鹿特丹、阿姆斯特丹和乌得勒支等伟大城市的地区，西班牙人则难做寸进。到1590年，身为荷兰军队统帅的“拿骚的莫里斯”伯爵集中了足够的部队发起了进攻；就是这位莫里斯伯爵和威廉·路易斯以及约翰·路易斯两位堂兄弟一起，借鉴古典文献，重新起用了罗马军团的纪律和操练方法。从1590年到1601年，他把荷兰的边界推至莱茵河以南，把包括布雷达在内的地方永远纳入了荷兰的版图，并为艾恩德霍芬最终落入荷兰之手提供了保证；与此同时，他也打掉了西班牙在荷兰北部的一些兵营，因此而清出了地方，使未来的荷兰王国得以与讲德语的国家接壤。1601年，莫里斯离开“荷兰碉堡”前往荷兰人的前哨要塞奥斯坦德，被西班牙人盯上缠斗；经过3年的围城，西班牙终于拿下了奥斯坦德；但在随后的战争中，西班牙虽然军力仍余勇可贾，财政却已捉襟见肘，1608年遂表示愿意停战。停战没有按协议规定的持续12年。到1618年，一场更大的战争——三十年战争——在北部欧洲开打，其间火药给参战者带来的痛苦远远超过了荷兰人和西班牙人之间有固定阵地的堡垒战。