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薄珏造的铜炮，从根本上改进了这些缺陷。他采用苏州传统的失蜡法铸造工艺，先做精细的蜡模，再外敷泥范，高温浇铸，成型之后再用特制的工具反复打磨炮管内壁，确保光滑均匀，能承受更大的膛压，不仅射程更远，也更安全。更具开创性的是，他在每门铜炮的炮身上，都加装了一具自制的“千里镜”，也就是望远镜。炮手可以通过千里镜清晰地观察远处的目标，再配合炮身上的刻度，精准调整炮口的俯仰角度，大大提高了射击命中率。除此之外，他还设计了配套的四轮炮车，炮身可以在炮车上灵活转动、升降，既方便运输，又能快速调整射击方向。
这种带瞄准镜的铜炮，在当时的中国是独一份的，就算和欧洲同期的火炮相比，在设计理念上也毫不逊色。
除了铜炮，薄珏还发明和改进了许多军械与民用器械。比如他造的水车，采用了齿轮传动结构，效率比传统龙骨水车高出数倍，既能用于农田灌溉，也能安置在城墙上，战时用来输水灭火、补充城池水源。他改进的火铳，加长了铳管，优化了火药配比，射程和精度都远超普通鸟铳，还设计了可以连续射击的多管火铳雏形。
针对城防作战，他还研制了多种防御武器：地雷采用铸铁外壳，内装精制火药，有踏发、拉发两种触发方式，威力巨大，埋在地下神不知鬼不觉；地弩则是用发条蓄力的机械弩，一次能装填十几支弩箭，布置在城墙外的壕沟、暗堡里，敌人一旦触发机关，便会弩箭齐发，覆盖面极大。这些武器造价不高，却能极大提升守城部队的战斗力。
在钻研机械的同时，薄珏在天文、地理领域也有很深的造诣。他一生著述颇丰，留下了《素问天倾西北之妄辨》《浑天仪图说》《行海测天法》《天体无色辨》《天形北高南下辨》《荧惑守心论》《格物测地论》等多部著作，每一部都言之有物，充满了实证精神。
《素问天倾西北之妄辨》，是针对中国古代“天倾西北，地陷东南”的传统说法所作的辨析。自古以来，人们都以为天空是向西北方向倾斜的，所以日月星辰都往西落，大地向东南凹陷，所以江河都往东流。薄珏通过自己多年的天文观测和几何计算，明确指出这种说法是错误的。他解释说，天并没有倾斜，大地是球形的，人站在地面上，因为观测位置不同，看到的星空角度自然不同，所谓“天倾西北”，只是北半球的视觉错觉。
《浑天仪图说》则详细讲解了浑天仪的结构原理与制作方法。薄珏自己就亲手制造过浑天仪，用来观测天体运行，书中还配有详细的结构图，标注了各个部件的尺寸与功用。
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