1617年，他以最优秀的成绩完成了在罗马学院的学业，晋升为神父。1618年4月16日，在金尼阁的带领下，汤若望、邓玉函、罗雅谷等22名传教士，以葡萄牙政府的名义派遣，从里斯本启航东渡。

        1619年7月15日，汤若望和他的教友们抵达了澳门，被安置在圣·保禄学院里。传教士们一踏上中国土地，便开始精心研习中国语言文化，甚至以掌握北京官话为目标。这些西方修士入乡随俗，脱下僧袍，换上儒服，住进中式房屋，并潜心研究中国经史和伦理，寻找其中东西方文化的融合点。在同朝野名流交往的过程中，这些上通天文，下知地理，又熟读汉文典籍的西方传教士，自然赢得了中国文人士大夫的好感和信任，从而达到其传播信仰的目的，这就是利玛窦开创的quot合儒超儒quot的传教策略。但有些狂热的传教士们，认为利玛窦过于迁就中国人，影响了天主教的quot纯正性quot，发展教徒速度太慢。在利玛窦去世之后，开始改变利氏的传教路线，采取激进式的传教方式，坚决排斥儒家思想，严禁中国教民祭天、祭祖、拜孔子，激起了社会人士的反感与怀疑，酿成quot南京教案quot，传教士们被驱逐，在中国内地几乎无立足之地。

        其时正是明朝内忧外患之际，满洲努尔哈赤的勇兵悍将quot非火器战车不可御之quot。朝廷派人到澳门向葡萄牙人购买大炮。滞留澳门的传教士们以军事专家的面目，跟着大炮随行，得以进入内地。

        1622年夏天，汤若望换上了中国人的服装，把的德文姓名quot亚当quot改为发音相近的quot汤quot，quot约翰quot改为quot若望quot，正式取名汤若望，字quot道未quot出典于《孟子》的quot望道而未见之quot取道北上。

        1623年1月25日到达北京。汤若望到北京后，仿效当年的利玛窦，将他从欧洲带来的数理天算书籍列好目录，呈送朝廷。又将带来的科学仪器在住所内一一陈列，请中国官员们前来参观。汤若望以他的数理天文学知识得到朝廷官员们的赏识。他到北京不久，就成功地预测了1623年10月8日出现的月食。

        1624年9月，他又准确地预测了月食。还用了一种罗马关于月食计算的方法，计算了北京子午圈与罗马子午圈的距离。为此，他写了两篇关于日食的论文，印刷分赠给各官员并送呈给朝廷。

        中国传教会给他的任务是研究中国的语言文字与儒家学说，数理天文学以及传教工作只是附带的。他在北京见习了四年，在钦天监官员李祖白的帮助下，用中文写了一本介绍伽利略望远镜的《远镜说》，第一个将欧洲的最新发明介绍给中国，在以后的历法改革中起了相当大的作用。

        1627年，汤若望被派到西安接替金尼阁的传教工作。他在西安城内建立了一座小教堂，除了开展宗教活动外，他始终坚持科学研究。他研究了从西安通向中亚、中东和欧洲的交通道路问题。为此，他不断向过往商人、到北京向中国朝廷进贡的附件小国的使团，打听和记录他们行走的路线，经过的国名、地名、驿站名以及来往商品的名称、贸易状况等等。他据此写山详细的研究报名，寄往欧洲。他还花了不少时间考察了欧洲长期争论不休的契丹cathay，khito

        和北部中国的关系问题，理清了在中国的北部并没有所谓契丹的地方。旧日所谓quot汗巴利可城quot是蒙古语对北京的称谓。在地图上应置于北纬40度，而竟置于50度以上，位置太靠北了。他这些观点和利玛窦是一致的。

        1629年《远镜说》刊印。成为传播光学和望远镜制造技术的奠基性著作，对后世有重要影响。

        1630崇祯三年，由礼部尚书徐光启疏荐，回京供职于钦天监，译著历书，推步天文，制作仪器。同时，利用向太监讲解天文的机会，在宫中传播天主教，受洗入教的有御马监太监庞天寿等。汤若望在历局期间，还同中国学者合作翻译了德国矿冶学家阿格里科拉georgiusagricola于1550年撰写的论述16世纪欧洲开采、冶金技术的巨著quot矿冶全书quotderemetallicalibrixii，中译本定名为quot坤舆格致quot。

        1634崇祯七年，协助徐光启、李天经编成《崇祯历书》一百三十七卷。又受明廷之命以西法督造战炮，并口述有关大炮冶铸、制造、保管、运输、演放以及配制、炮弹制造等原理和技术，由焦勖整理成《火攻挈要》二卷和《火攻秘要》一卷，为当时介绍西洋火枪技术的权威著作。

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