1271年，忽必烈正式改国号为“大元”，取自《易经》“大哉乾元”之意，标志着他彻底转向中原正统王朝的建构。三年后，元军攻陷临安，南宋灭亡。这一系列举措看似顺理成章，但在细节之处却充满疑点。例如，为何他在灭宋之后并未立即处死宋恭帝赵?，反而封其为瀛国公，赐宅居住？更有甚者，据藏文史料记载，赵?后来出家为僧，前往西藏修行，并与八思巴有过密切交往。这一说法若属实，则引发新的疑问：忽必烈是否希望通过宗教手段软化亡国之君的影响？或者，他是否另有安排，意图利用宋室后裔作为牵制江南士族的政治工具？此外，关于元军攻宋过程中的某些战役，如襄阳之战长达六年之久，期间元军使用回回炮等先进武器，但也有记载称忽必烈曾下令禁止屠城，强调“得地得民”。这种相对克制的战争策略，在蒙古征服史上极为罕见，是否说明他已经意识到单纯依靠武力无法长久统治人口众多的汉地？
忽必烈对宗教的态度同样令人费解。他本人信奉藏传佛教萨迦派，尊八思巴为帝师，授予其统领天下释教的权力，并创制八思巴文作为官方文字。然而，八思巴文最终未能广泛推行，很快湮没无闻。这究竟是技术缺陷所致，还是因为汉族官僚集团的抵制？更值得玩味的是，忽必烈虽崇佛，却并未排斥其他宗教。在他的朝廷中，伊斯兰教徒担任财政要职，景教徒活跃于宫廷医疗，道教领袖也曾受到召见。他曾公开表示：“天下如一家，百姓如一子，各教皆可存。”这种宗教宽容政策在当时世界范围内堪称罕见。但问题在于：这是出于真诚的信仰包容，还是一种实用主义的政治策略？有学者分析，忽必烈可能将宗教视为统治工具，通过扶持特定教派来平衡各方势力。例如，他提升藏传佛教地位，既是为了获得吐蕃地区的支持，也是为了削弱中原佛教寺院的经济独立性。而他对伊斯兰教徒的重用，则与其在财政管理上的高效能力有关。因此，所谓的“宗教宽容”，或许只是精妙的权力制衡术。
另一个长期困扰史学家的谜团是忽必烈两次征伐日本的失败。1274年与1281年，元朝先后组织大规模舰队进攻日本，均因台风导致舰队覆灭，史称“神风”。日本方面将此视为神明护佑，而现代气象学也证实当时确实存在强烈台风。但深入考察史料却发现，这两次远征的决策过程极为仓促，后勤准备严重不足。第一次征伐仅动用九百艘船只，兵力约三万人；第二次虽号称十万大军，但实际战斗力参差不齐，且多由投降的南宋水兵组成，忠诚度堪忧。更为奇怪的是，忽必烈在第一次失败后仅隔六年便再度发动更大规模的进攻，似乎完全未吸取教训。这是否说明他对海洋作战缺乏基本认知？还是说，他另有不可告人的目的？有观点认为，征日行动可能并非单纯为了扩张领土，而是为了转移国内矛盾，特别是应对日益严重的财政危机和汉族士人的反抗情绪。通过对外战争凝聚人心，是历代帝王常用的手法。此外，也有学者提出，忽必烈可能受到某些术士或宗教人士蛊惑，相信自己受命于天，必将征服“海外扶桑之地”。这类神秘主义思想在当时的宫廷中并不罕见。
随着年龄增长，忽必烈的性格与统治风格发生了显着变化。早年雄才大略、锐意进取的他，晚年逐渐变得多疑、暴躁，甚至沉迷酒色。史载他体重剧增，患有痛风和糖尿病，行动不便，常需人抬轿出入。但这是否足以解释他后期政策的反复无常？例如，他曾多次更换丞相，诛杀阿合马、卢世荣等理财大臣，却又不断任用类似人物。这种“既依赖又猜忌”的态度，反映出他对财政改革的矛盾心理：一方面急需增加收入以维持庞大帝国运转，另一方面又担心权臣坐大威胁皇权。更令人不解的是，他在1280年代后期几乎停止亲自处理政务，将大量权力交给皇后南必及宦官群体。这在蒙古传统中极为反常，因为蒙古社会原本并无宦官制度，这一做法显然是模仿汉制的结果。但他为何偏偏在这个时候选择退居幕后？是健康恶化所致，还是对政局失望的表现？有研究指出，忽必烈晚年可能经历了深刻的精神危机——他一手建立的帝国虽表面强盛，实则内部矛盾重重：汉人不满压迫，色目人争权夺利，宗室离心离德。他或许意识到，自己毕生追求的“混合政体”正在走向失控。
还有一个鲜为人知却极具深意的谜题：忽必烈是否曾秘密策划第三次征日？虽然史料中没有明确记载，但考古发现显示，福建、浙江沿海在1280年代末仍在大规模造船，并储备大量军粮。同时，高丽方面也接到继续协助备战的命令。然而，这一切都在1286年突然中止。同年，太子真金去世，这对忽必烈造成沉重打击。真金不仅是他最器重的继承人，更是推行汉法的核心人物。他的早逝使得改革派失去主心骨，保守势力重新抬头。有学者推测，忽必烈原计划在真金监国期间发动第三次东征，借此确立其权威，但太子之死打乱了全部部署。此后，他再未提及征日之事，仿佛彻底放弃。这是否意味着，他的宏图伟业实际上随着儿子的离去而一同终结？
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