第一章 背景和事略

1.利瑪竇入華之際歐洲背景
在封建社會內部發展起來的手工業導致了生產力水平的提高和商品經濟的活躍，逐步突破了自然經濟的局限。到十五世紀前後，歐洲的一些先進國家，如意大利、英國、法國，儘管封建經濟仍佔主要地位，但資本主義生產方式的萌芽和雛形已在不同程度上出現，並且發展速度很快。西歐其他國家資本主義生產方式也在十五、十六世紀逐步形成。紡織、造紙、釀酒、玻璃製造、採礦、冶金和金屬加工等手工業技術有了較大的進步。彼時德國已有了馬力和水力的抽水機，使坑採礦成為可能。德國的採礦工人在一五二五年已達十萬人。英國在一五四六年已有了雇佣兩千多工人的紡織品工廠。在十六世紀資本主義的工廠，手工業已成為城巿經濟的主要形式，生產力得到了很大提高。
西歐資本主義的發展是與新航路的開闢和對殖民地的掠奪密切相關的。一四五三年，拜占庭被奧斯曼土耳其滅亡，奧斯曼帝國占領了西亞，吞併了埃及和北非，控制了紅海、波斯灣和黑海通往地中海的交通線，向過境商人勒索大量捐稅。此外，歐亞大陸間的商業往來長期受制於埃及卡拉米商人和阿拉伯駱駝商隊，使得陸上運輸不僅速度慢、價格高而且還很不安全。因此西歐各國，特別是葡萄牙、西班牙、法國、英國等新興國家，早就熱切地希望擺脫意大利城邦對東西方貿易的壟斷，尋求從歐洲直航印度、中國的航路。一四九二年，意大利探險家哥倫布在西班牙國王資助下遠航印度，結果發現了新大陸——美洲。一四九七年葡萄牙貴族伽馬沿非洲好望角抵印度。一五一九年至一五二二年，葡萄牙貴族麥哲倫率領的船隊在西班牙國王的贊助下，成功地完成了人類歷史上第一次環球航行。
航海探險和地理大發現開闊了西歐人的眼界。一方面它使人們從航海事實中相信大地為球形的概念；另一方面，它使資本主義獲得了大量廉價的勞動力和廣闊的巿場，從而加速了歐洲資本主義的發展。當然，中國的四大發明在歐洲的推廣應用，也是歐洲資本主義生產方式產生和發展的重要條件之一。
資本主義生產方式的興起為科學技術的進步奠定了經濟基礎和社會基礎。十六世紀前後誕生了一大批以實驗、數學為基礎的新學科，湧現出一大批超越時代的科學家。如哥白尼（Nicolaus Copernicus，一四七三∼一五四三年，波蘭天文學家，提出太陽中心說）、麥卡托（Gerard Mercator，一五一二年∼一五九四年，荷蘭地圖學家，用圓錐形投影法繪製世界地圖）、伽利略（Galileo Galilei，一五六四∼一六四二年，意大利天文和物理學家，發明天文望遠鏡和作自由落體的科學實驗等）、刻卜勒（Johannes Kepler，一五七一∼一六三Ｏ年，德國天文學家，發明行星運動的三個定律）、笛卡兒（Rene Descartes，一五九六∼一六五Ｏ年，法國數學家，制定解析幾何，把變量引入數學）和哈維（Williar Harrey，一五七八∼一六五七年，英國生物學家，發現血液循環）等。正是這些科學家的共同努力，使近代自然科學得以戰勝宗教神學而產生、發展。
十六世紀也是歐洲宗教發展史上的一個重要時期。當時羅馬天主教由於宗教改革運動而產生了新教，新教在北歐很快取得了優勢。與此同時，羅馬的天主教教會也進行了「改革」。「改革」依靠的主要力量是耶穌會。耶穌會是由西班牙人依納爵羅耀拉（Ignacio de Loyola，一四九一∼一五五六年）於一五三四年在巴黎創立的。為了補償在宗教改革中天主教會所失去的教務和經濟地盤，羅馬教皇加緊向歐洲以外地區派遣佈道團。其中以耶穌會最為活躍。耶穌會士除在北歐如波蘭、比利時、英國等國家盡力幫助恢復天主教勢力外，更重要的是他們在亞洲和美洲的活動。他們一方面打入宮廷和上層社會，以便加強羅馬教皇的政治力量；另一方面通過多辦學校和學院，以利用知識擴大其影響。一五五一年，依納爵羅耀拉在羅馬創辦羅馬學院，主要吸收十幾歲的青年入會，給予若干年的宗教灌輸和科學文化教育，然後派遣到各地活動。
羅馬學院採用當時大學的學制，一切都力求盡善盡美，很快成為耶穌會各學院的楷模。該學院的課程表是這樣的4.：「第一年，歐幾里德幾何、天文學原理；第二年，理論音樂、透視學；第三年，天文學從Purbach的行星原理講起，再加授些Ptoleny的Alemagesta（即《天文學大成》和Astrolabe（即《天文表》）。
一五七二年∼一五七七年，利瑪竇在羅馬學院學習。他所修科目與上有所不同。第一年，算學；第二年，歐幾里德幾何學前四篇約五個月，應用數學一個半月，天文學Sphoera兩個半月，地理學兩個月，剩下時間讀歐幾里德幾何學的第五、六篇；第三年，Astrolabe（即《天文表》二個月，行星原理四個月，透視學三個月，餘下時間讀鐘表製造和教會曆。
羅馬學院十分重視天文地理、算學知識。當時天文地理一科尚未分開，採用托勒密的著作教材。其中收集了西班牙、葡萄牙兩國探險家的新成就，在托勒密著作之後附加了幾章有關新發現的大陸，島嶼的記述及新的世界地圖。學院裡經常舉辦討論會，探討神學和科學問題。作為這類活動中的活躍分子，利瑪竇曾參加Parthernic學會，專門討論神學與哲學問題。這裡的哲學意義很廣，包括科學在內。「該學會的會徽是：神學高踞殿內寶座，物理學和她的地球、算學和她的天球都跪在足前，它的格言是：給屬下制定法律。」5.神學與物理、算學等自然科學間地位上的差別始終反映在利瑪竇以後的生活中。
值得一提的是，利瑪竇的恩師克拉維斯（Christoph Clavius，一五三七∼一六一二年，德國人）教授，學識十分淵博，是全世界現行公曆（格里曆）的主要制訂者之一。利瑪竇入華後翻譯撰寫的西方科學著作中多數是以克拉維斯的著作為底本的。Clavi在拉丁語中有「釘狀」的含義，而古漢語中「丁」通「釘」，故中國史籍中稱克拉維斯為「丁」先生。
利瑪竇在羅馬學院尚未學完所有課程，便長途跋涉，來到東方，開始了他的傳教生涯。此後他在中國的一切科學活動都是基於他在羅馬學院所受的教育。
2.利瑪竇來華時的中國背景
公元一三六八年明太祖定都南京，開始了明朝的統治。他針對元朝末年由於租稅過重和戰爭影響而使土地大量荒蕪，人口銳減等情況，制定了一系列發展生產的政策。在農業方面，獎勵屯墾，興修水利，注意栽桑，種植棉麻，減輕田賦和徭役。在工商業方面，改變元朝手工業奴隸的身分，減輕商稅，規定「三十稅一」。因此，明朝前期，農業、手工業、交通運輸和商業貿易等方面乃得到較快地恢復和發展。
嘉靖八年（一五二九年），明政府廢除了工匠輪班服役的徭役制度，改為代役租制。匠戶可以完全從事商業生產，只要繳納一定的貨幣就可以了。由於商品經濟的發展，明代中葉在一些地區和一些手工業部門中已更為明顯地出現了資本主義生產關係的萌芽。當時東南沿海一帶已有著名工商業城巿三十餘座。主要手工業部門如紡織、冶鐵、造船、造紙、製瓷等行業已粗具規模。僅江南松江一地就有「數百家布號……而染坊、踹場商賈悉從之。」6.在佣工制度方面，已有如蘇州的「佣工之人，計日受值，各有常主。其無常主者，黎明立橋以待喚。緞工在花橋，紗工立廣化寺橋，又有以車紡絲者曰車匠，立濂谿場。什百為群，粥后始散。」7.在文化方面，明末學術風氣極其沈悶。統治者不僅大興文字獄，而且繼宋、元之後，借助政權的力量，提倡程、朱理學，將其作為官方哲學。同時規定科舉考試只能用「八股文」，即文章必須按照破題、承題、起講、提比、虛比、中比、後比和大結這八段規定格式作，且專以四書五經命題，以朱熹等人注釋為準。這一套恐怖與牢籠相結合的手段，使得文人不敢面對現實，也不善於實事求是地思考和研究問題，當然談不上去鑽研對解決實際問題有用的科學技術知識。
儘管如此，由於資本主義萌芽的產生和科學技術發展的繼承性，加之歐洲資本主義萌芽開始時的技術起點較低，因此至十六世紀之前，我國在一些科學技術領域裡仍然領先。特別在冶鐵、紡織、製瓷、園林建築等技術方面。
但在基礎科學方面，我國古代兩門主要科學天文學和數學卻幾乎處於停頓狀態。這種狀況的形成除了束縛科學發展的共同因素之外，明朝不加修改地沿用元代郭守敬等制訂的授時曆應是重要原因之一。授時曆初時是很先進的。但由於中國古代數學的限制，加之許多天體運動規律未被充分認識和掌握，日子一久，大統曆（即元朝授時曆）的錯誤越積越多，誤差也越來越大。在明代二百多年中，曾出現了多次大統曆的預報與實際天象不符的事。如明史載：「崇禎初，日蝕失驗，光啟上言，台官用郭守敬法，曆次必差，宜及時修正。」8.而要修正大統曆，則期待著數學上的新的重大突破。因此三角學和幾何學方法的引入，已是中國天文學發展所必不可少的。這些卻正是當時歐洲天文學的特長。
儘管改曆呼聲越來越高，但曆法改革卻始終沒有進行。不僅如此，明朝還沿襲過去各朝代的作法，禁止民間研究天文，而且更進一步嚴禁民間研究曆法，凡違令者會被殺頭。明人沈德符在《野獲編》中記道：「國初學天文有厲禁；習曆者遣戍，造曆者誅死。」這不僅嚴重阻礙了中國古代天文學的發展，也嚴重阻礙了中國古代算學的發展。這一時期只有商業數學和珠算術得到了發展，而宋、元時代高度發達的數學方法卻沒有繼承下來，當然更無從發展了。
然而，歷史總是向前發展的。明代生產力的發展、資本主義萌芽的產生，向科學技術的發展提出了要求；而對宋明理學的批判又為科學技術的發展掃除了一定的思想障礙。於是，明代後期再次出現了探求有用實學的風氣，在許多知識部門裡出現了總結經驗、進行探索的努力；產生了一系列重要的科學著作。李時珍的《本草綱目》、宋應星的《天工開物》、徐霞客的《徐霞客遊記》和徐光啟的《農政全書》等，均完成於這個時代。值得指出的是，明末中國天文學的發展除前述原因之外，還與利瑪竇等西方傳教士傳教過程中介紹的西方科學技術有密切關係。
3.利瑪竇事略
利瑪竇（Matteo, Ricci，一五五二∼一六一Ｏ年），意大利瑪塞來塔巿（Macerata）人，出身於貴族家庭。少年時就讀於故鄉的耶穌會學校，一五七一年加入耶穌會，一五七二年至一五七七年在耶穌會創辦的羅馬學院學習。曾得到著名數學教授克拉維斯和著名神學教授伯拉爾彌諾（Bellarmino）等名師指點，相當廣泛地涉獵了自然科學許多領域的知識。正是在這些名師的言傳身教下，使利瑪竇成長為集虔誠的教士、淵博的學者於一身的耶穌會士。
一五七八年九月，利瑪竇從歐洲到達印度果阿；一五八二年抵澳門研習中文，翌年七、八月同羅明堅赴廣州，未獲准定居。九月十日應邀赴肇慶，贈自鳴鐘等物於制台郭應聘，獲准建教堂傳教。在與各級官員、文人交往過程中，利瑪竇介紹了西方天文、算學、理化知識，並將自鳴鐘、地圖、天象儀器、威尼斯製造的三稜鏡陳列室內，任人參觀。同一時期他還繪製了肇慶版世界地圖。
一五八九年八月赴韶關後，利瑪竇廣泛結交社會名流，攻讀儒家經典，宣傳西方科學技術知識；並接受瞿太素的建議，由西僧打扮改為儒服。一五九五年五月抵南京，因南京不敢允留而轉回南昌。在南昌，利瑪竇遇臨江府建安王，談論西方交友之道，並整理成《交友論》獻給建安王。一五九八年抵北京，因日本侵略朝鮮戰爭爆發，利瑪竇無法進竭明神明宗，只好在京逗留一個月後赴蘇州、南京等地佈道。在南京遇開明官員吳中明，刻第二版世界地圖（南京版）。一六ＯＯ年離南京再赴北京，次年抵京，獻天主圖像、天主母圖像、天主經、珍珠鑲十字架、報時自鳴鐘、萬國圖志、西琴等禮物給神宗，因而引起明神宗的極大興趣，被待以上賓之禮。經過近二十年的努力，利瑪竇終於獲准在北京定居、傳教。
一六一Ｏ年五月十一日，利瑪竇在北京逝世，葬於北京阜成門外三塔寺附近。

第二章 利瑪竇的科學活動
利瑪竇在中國的天文學活動很廣，包括製造天文儀器、觀測日月食、繪製世界地圖、向人們傳授天文學知識。這些活動在利瑪竇所居住過的城巿肇慶、南昌、南京、北京等地影響很大。
1.天文儀器的製造
方豪說：「西洋天文儀器之輸入，始自利瑪竇。」其實，外國人天文儀器的輸入並非始自利瑪竇。元朝阿拉伯人曾向皇帝進貢八件天文儀器，但這些儀器一直被置入宮內，無人問津9.。利瑪竇是第一個在中國製造西方天文儀器的人，並且還教會中國學生如何製造、使用這些儀器。這些儀器包括：地球儀、天球儀、渾天儀、日晷儀、象限儀和紀限儀。其中日晷製造的最多，文獻記載的也多。裴化行曾在其著作10.中提到利氏製造天文儀器一事。
利瑪竇製造的天文儀器具有以下幾個製徵：
地球儀上面各地區地圖學的說明很少，但子午線、經緯度、赤道、熱帶、兩極、五帶劃分得很清楚。
天球儀是根據他以前在羅馬學院內看到的模型製造的。遺憾的是，利氏在羅馬學院內看到的模型已無從得知。
日晷儀是縱形的，和水平放置的中國日晷不同，這使明代士大夫們很驚奇。
儘管有關利瑪竇製造的天文儀器只有以上幾段話的說明（日晷在後面還將提到），並且這些儀器實物也早已散佚，但是利瑪竇製造的天文儀器，毫無疑問是和中國傳統的天文儀器不同的。
利瑪竇製作天文儀器，主要是用於贈送各地士大夫、官員，以擴大自己的影響。他在肇慶的住所裡「繪製日晷或把日晷刻在銅板上，把它們贈給各個友好官員，包括總督在內。當把這些不同儀器展覽出來並把其目的解釋清楚，指出太陽的位置，這時它們的設計者和製作者（利瑪竇）就被看作是世界上最大的天文學家。」11.
一五九六年，利瑪竇在南昌致羅馬總會長的信中道：「我製作了幾座地球儀的天球儀，較日晷更複雜，上附有黃道二十四宮，而且根據不同的省分而宮的位置不同。因為要的人有的是從外省來的。再把它們置於一塊同樣的石質座上。另一天，我贈給南昌知府王佐兩架石製日晷。在南昌製作的日晷不同於那種緯度為三十六度赤道線的日晷，這是為緯度為二十度的南昌城應用的。上刻有黃道十二宮獸象，日夜的長短，太陽東起的時候，太陽走到一個星座和走到正午的時刻。」12.
利瑪竇到中國後，還經常得到羅馬學院讀書時的恩師丁氏（Clavius）的指導。利氏在給丁氏的信中說：「去年曾給您寫信，感謝您寄來的Astrolabic。您慷概地待我，使我非常愉快；收到的書十分精美，今年我就用上了它。我不但讓中國學者觀看，他們對書中的圖案十分驚訝，而且又照其中說明，製作了一座石製日晷，上刻有日夜二十四小時。一小時相當於中國曆法上的一半，因為中國人一晝夜計十二時辰，非如我們由日出始，日落止，而是由半夜開始。他們由我撰寫的精美石印小冊子而知這點，因此引起中國人的好奇，這是他們從未聽說過的。」13.
利瑪竇不斷製造天文儀器，名聲愈來愈大。他很激動地對他的同胞說：「照實來，我在他們心目中的位置，可以說是托勒密第二了。」14.
利瑪竇於一五九八年至一六ＯＯ年居住在南京。在南京，他有幸參觀了「北極閣」天文台，第一次接觸了中國天文學組織機構 ，了解了明末中國天文學發展狀況的實情。他在後來寫的書中道：「北極閣藏有渾天象、渾天儀、量天儀等儀器，這些儀器製造得十分精美，不僅僅是外觀很美，經緯的度數和測量的標準也很精密。」15.後來利瑪竇到北京欽天監也看到同樣的渾天象、渾天儀、紀限儀、象限儀、黃道經緯儀。他很快便發覺兩京的儀器係出自一人之手，即元代天文學家郭守敬。在北極閣，利氏發現使用郭守敬所製天文儀器的人中，有些人甚至不懂天文知識，把儀器的位置都放錯了。
利瑪竇不僅自己親手作天文儀器，還教中國人製作。在肇慶有瞿太素「拜利瑪竇為師，親自製作天文儀器，諸如天地儀、星盤、象限儀、羅盤、日晷及其他這類器械。」16.李之藻也曾隨利瑪竇學習渾天儀、地球儀的理論與製造。利氏說：「他（李之藻）同時又學習算學，製造許多儀器。他的府內幾乎到處都是儀器了。他學會了製造各種各樣的儀器，又按丁氏所教的方法，用金屬片製造渾蓋通憲圖。按照憲圖的意義，作圖說兩冊，文筆雅致，圖解明白，足以和我們的書籍相比，決不遜色。」17.
《明史》中也提到利瑪竇製作天文儀器之事。「明神宗時，西洋人利瑪竇等人入中國，精於天文曆算之學，發微闡奧，運算製器，前此未嘗有也。」18.「萬曆，西洋人利瑪竇製渾儀、天球、地球等器。仁和李之藻撰渾天儀說，發明製造施用之法。」19.
2.日月蝕現象的觀測及西方天文學的介紹
利瑪竇在中國的天文學活動的另一方面是觀測日月蝕，向中國人傳授西方天文學知識。
利瑪竇剛到肇慶時，就碰到兩次觀察日蝕的機會。一五八三年十一月二十日和一五八四年五月二十四日，這兩次日蝕出現時間都是由中國欽天監預報的，比較準確。使初到中國的利瑪竇情不自禁地大大讚美了中國科學一番。他在寫回歐洲的信中道：「他們計算日、月蝕的時間非常清楚而且準確，所用方法卻與我們不同，這些人（中國人）從來沒有和歐洲交往過，完全由自己的經驗，獲得和我們相似的成就，真是一件可以驚奇的事，何況我們的成績是因為全世界人士的通力合作而得到的呢。」20.
然而中國天文學發展到明代時，幾乎完全處於停滯狀態。大統曆的錯誤愈來愈多。一五九五年，利瑪竇在南昌遇到一次日蝕，這次欽天監預報有誤，而利氏自己不但觀察到這次日蝕，而且預報也比欽天監預報的準確。他說：「陰曆上月（九月）曾有日蝕，我數月前已告訴中國人。他們一般是由朝廷公佈，以便召集官吏，根據中國的習慣，屆時敲鑼救援受災的太陽和月亮，直到陰影消失為止。」21.
南昌的這次日蝕比預測出現得早，因此市民很恐慌，紛紛跑來問利瑪竇，為什麼會有日蝕、月蝕？如何才能知道它們的準確時間？利瑪竇對人們說：「日蝕是月亮處於地球和太陽之間，月蝕是地球處於太陽和月亮之間。天體的星辰都比地球大，有不動的恆星，也有動的行星。」22.利瑪竇還向南昌的聽眾解釋道：日蝕並非全球各地都同時出現，有些地方蝕度大，有些地方蝕度小，江西位於帝國的中部，所以蝕度不大。他們表示信服。當時他們認為「月蝕的成因是因為當月之直徑對準太陽時，好像是由於害怕而驚慌失措、失色，光也失去而成陰暗狀。對夜之形成，則認為是太陽落在地球旁邊的山後之故。還認為，太陽只不過比酒桶底大一點而已等等。」23.
值得補充的是：上面這段話是利瑪竇寫回歐洲的信中提及的，僅能代表南昌市民對日月蝕成因的認識。事實上，中國古代的天文學家很早就認識了日月蝕發生的科學道理。如關於日蝕，公元前一世紀的劉向就清楚地知道是月亮遮掩的；張衡認識到月蝕是由於月亮進入地影造成的。公元二世紀的劉洪則指出黃白二道有六度的交角，只有當太陽月亮在黃白交點附近15度半（赤經）以內相遇時，也即只有當月亮距離黃道1.6度（赤緯）以內時，才能產生交蝕。這就是交蝕能否發生的蝕限。總之，先人已經認識到日蝕的發生與否，主要是看太陽射向地球的光是否被月球掩蓋。由此可見，中國古代天文學發展和巿民的天文知識幾乎完全脫節，中國古代天文學是超自然的、政治的。
利瑪竇通過這次日蝕預報，名聲大增，是他來華十幾年來最成功的一次表現。他說：「他們（南昌人）對我推理的精細讚佩不已，對我們的數學、哲學與信仰，無不表示景仰，以為我是一個萬能博士，是歐洲絕頂聰明之人。作日晷，中國人都以為我是了不起的數學家。」24.很多人來拜利瑪竇為師，有的要學習製作儀器，有的要學習記憶術，還有的要學習西方科學，更有的人堅持認為，利瑪竇一定懂得煉金術，要不他遠離家鄉，為何有用不完的財富，所以也有人硬要學習煉金術。
南昌有位叫謝仰年的讀書人，他對利瑪竇說：「只憑老師曆算的學問就可以破除那些虛妄的神話，比方他們說一到黃昏，太陽就落到山背後躲起來，日月蝕是因為仙人何老漢作怪等等，這些鬼話就一下子戳破啦。」25.
一六Ｏ一年利瑪竇終於來到北京。這年一月十五日出現日蝕，十二月九日出現月蝕，次年七月四日又出現日蝕。利用這幾次日月蝕，利氏乘機測得了北京的經度。
一六Ｏ三年五月十一日出現日蝕，這次日蝕欽天監推算時刻誤差較大。初虧時刻約差三刻鐘左右（42’36”），蝕既時間約差一刻鐘（14’12”）26.，而利瑪竇對這次日蝕的推算又比欽天監準確。然而利瑪竇並沒有足夠的天文學書籍從事日月蝕的推算工作。他說：「雖然我沒有很多有關天文學書籍，但利用部份曆書和葡萄牙文書籍，有時推算日月蝕比欽天監推算得還準確……所以我說，我沒有相當的書籍，不能從事修曆工作，實在沒有人相信我的話。」27.
利瑪竇還把格里曆和中國陰曆考校訂正了。他說：「我已把格里曆書譯成中文，並和中國所用的太陰曆相配合，這樣使中國籍的教友可以知道，一年中哪些節日是固定的，哪些節日是不固定的，以及中國的二十四節氣等。中國每年印刷曆書，要花很多錢，當他們看到我們的曆書簡單清楚，一目了然，非常驚訝。」28.
一六Ｏ七年二月二十六日的日蝕，欽天監竟誤測為二月一日，誤差達二十五天，偏差愈來愈大。利瑪竇當時是這樣描述中國天文曆算的：「中國人以前關於天文曆算原有很好的知識，尤其在算學方面有很好的成績。他們的星座和我們的不一樣，因中國人把不發光的星（指慧星）也計算在內。他們不去解釋現象和外表，只是竭力地推算日月蝕和行星運動，就此他們還犯了不少錯誤。」
「明代典制只准負責製曆的人研究天文學。因怕人們借天象之名，醞釀什麼陰謀叛亂之事，因此宮內供養了很多閹宦的天算者，其餘一部分在宮廷之外。上述曆算者分為兩個衙門，宮內宮外都一樣分法。一個衙門是照中國古法推測的，一個衙門是照波斯的法則推算的。其後，宮內宮外再合在一起，比較結果，互相協助。每一衙門都有觀象的高台和平台。為測天象，製作了曆算用的紫銅儀器。這些儀器模式很大，樣式很舊。每夜都有一人整夜在外守候，留意觀測天空有無異常現象或慧星出現，以便翌晨摺奏皇上，同時還應解釋主何凶吉。」29.
利瑪竇從此看到明末中國曆法改革的需要。而這個需求正是可以使他們站穩腳跟，獲得地位的好時機。他說：「……我有一件事相求，這是我多年的希望，至今未獲得回音，此事意義重大，有利於傳教，那就是派遣一、二位精通天文學的神父或修士前來中國服務。因為其他科技，如鐘錶、地球儀、幾何學等，我略知一二（這是利氏的謙遜），同時又有許多書可以參考。但中國人對行星的軌道、位置以及日月蝕的推算更重視，因為這對編纂曆書非常重要。」30.
「我建議，如果能派一位天文學者來北京，把我們的曆書譯成中文，這件事並不難，卻會使我們更加獲得中國人的尊敬。」31.
「希望你把此事向總會長神父美言幾句，因為此事非常重要。派遣一、二位精通天文曆算者前來中國，長住北京，並請務必提醒他們，攜帶必要的書籍，不能希望歐亞或其他地方能夠幫助我們，因為印度公學也沒這類書籍。」32.
艾儒略在《大西西泰利子行蹟》中也提及此事，他說：「利子以道之廣傳及朝家（按「朝家」此處家疑是廷）重典，俱未可一人獨任，因寄書本國，招一、二同志，多攜西書同譯。」33.
利瑪竇的請求終於得到了結果。一六一四年，比利時神父金尼閣返抵羅馬，由教皇保祿五世頒賜大批書籍，後金尼閣又從歐洲募集大量科學書籍，後人稱「七千部書」。對此，近人方豪寫道：「利瑪竇至中華，晉見朝廷，其國君感甚，特命傅、金二位（金指金尼閣神父，傅指傅汎際神父），遠東繼（按疑為結之誤）好，除帶上進貢方物外，還攜有裝潢圖書七千餘部，皆天人之學及曆法度數之書。」34.
一六二Ｏ年，金尼閣攜書再次入華，隨同他一起的有鄧玉函、羅雅谷、湯若望等神父。正是這幾位神父與中國學者徐若啟、李之藻、李天經等人合作完成了《崇禎曆書》的編纂工作，這是明末清初中西文化交流的重要成就之一。毫無疑問，這一成就與利瑪竇的努力是分不開的。
利瑪竇還向中國人介紹地圓說、南北極、五大洲等天文學知識。
「地圓之說，始自利瑪竇。」事實上，西方的地圓說、地球儀早在元代就已傳入中國。據《元史•天文志》載：「苦來亦阿兒子，漢言地理志也。其制以木為圓球，七分為水，其色綠；三分為土地，其色白。畫江、河、湖、海，脈絡貫串了其中；畫作小方井，以計幅員廣袤，道里之遠近。」這裡的「小方井」是指經緯線。儘管西方地圓說概念並非始自利瑪竇，但若論影響所及，可能要從利瑪竇算起。
利瑪竇刻「兩儀玄覽圖」時，為使明代中國人接受地圓的概念，他擔心圓錐投影不足以說明地為球形的事實，特別在地圖的兩邊加繪了南北半球圖。因此，從利瑪竇世界地圖中可以看到當時世界上先進的麥卡托圓錐投影製圖方法的應用與介紹。對此，利氏解釋道：「南北半球之圖與大圖異式，而同一理，小圖之圈線，即大圖之直線，所以分赤道、南北晝夜長線之各緯度者也。小圖之直線，即大圖之圈線，所以分東至西之經線也。稍微更置縱橫，可以互見。若看南北極界內地形與夫極星出地高低度數，小圖更為易睹矣。」35.這裡利氏把經緯度製圖法引入中國。
初清，劉獻廷在《廣陽東記》中說：「瑪竇善言談，多秘術。其言天體若雞子，天為青，地為黃，西方上下皆有世界，如上界與下界，人足正相對。」36.並且進一步認為：「地圓之說，直到利氏東來而始知之。」儘管事實並非如此，後人還是習慣稱地圓說是明末清初利瑪竇來華之後，由他傳入中國的。
利瑪竇還向人們解釋地球上有南北極、經緯度和五大洲。
利瑪竇在其一六Ｏ三年繪製的世界地圖自序中道：「竇初衍入輿圖於中國。形惟一球，南北定二極，東西為五聯，均為三百六十度，以應天度。」37.這裡的「五聯」即「五大洲」。馮應京也為該圖作序，他說：「西泰子輿圖，大都以天度定輪廣，以日行別寒燠，以五大洲辨疆界。」38.
此外，郭子章、除光啟也談到利氏介紹的南北極、經緯度、五大洲。
郭子章（利氏南京版地圖縮小版作者）說：「利生之圖說曰：天有南北兩極，地亦有之；天分三百六十度，地亦同之；故有天球、有地球、有經線、有緯線。地之東西南北一周九萬里，地之厚二萬八千六百餘丈，上下四旁，皆生齒所居，渾淪一球，原無上下，此則中國未聞之說者。」39.
徐光啟說：「天有經度、緯度，地亦有之。古曆上有天之經度，至回回曆乃有天之緯度……唐以來始知有地之緯度，故言北極出地某處若干度凡十三處，而元人廣之為二十九處。若地之經度惟利瑪竇諸陪臣始言之，亦惟彼能測驗施用之。故交食時候，非用此經度，則不能必合也。」40.
明史中也記載了「五大洲」概念的輸入情況。「意大利居大西洋中，自古不通中國。萬曆時，其國人至京師，為萬國全圖，言天下有五大洲。第一日亞細亞洲，中凡百餘國，而中國居其一；第二曰歐羅巴洲，中凡七十餘國，而意大利亞居其一；第三曰利米亞洲，亦百餘國；第四曰亞墨利加，地更大，以境土相連，分為南北二洲；最後得墨瓦腊泥加洲，為第五，而域中大地盡矣。其說荒渺莫考，然其國人充斥中土，則地固有之，不可誣也。」41.這裡的利米亞洲指非洲，墨瓦腊泥加洲（Magellanica）為麥哲倫的異譯，指南極洲。
事實上，明末清初已有相當一部分士人接受了利瑪竇所介紹的西方天文學。徐光啟在受命修曆之前，每逢有交蝕發生，他總要使用西法預推，結果「大率與天相合。」李之藻在「清譯西洋曆法等書疏」中指出，西方教士攜有彼國書籍極多，「在京仕紳與講論，其言天文曆數，有我中國昔賢所未及者，凡十四事（……）。」42.這十四事中有若干涉及西方地理學概念的陳述，諸如地圓、氣候變化、經緯里差……
3.三次世界地圖的刻印出版及其影響
利瑪竇天文學活動的另一重要側面就是刻印出版世界地圖。
利瑪竇在中國繪製地圖有近二十年的歷史。他本人繪製的共有三個版本，即一五八四年肇慶版，王泮刻板，圖名是「山海輿地圖」；一六ＯＯ年南京版，吳中明刻板，圖名是「山海輿地全圖」；一六Ｏ二年北京版，李之藻刻板，圖名是「坤輿萬國全圖」。一六Ｏ三年北京還有一個很重要的增訂版，圖名是「兩儀玄覽圖」。此外，摹繪版、縮小版、梓工偷刻版，共達十幾版之多。
第一版世界地圖是利瑪竇到達肇慶的次年刻的。當時利瑪竇在住所牆上掛了一幅用歐洲文字標注的世界地圖。來訪的中國士人對此很感興趣。利瑪竇告訴他們，這是整個世界全圖和說明。他們希望看到用中文標注的世界地圖。此時，利瑪竇已稍知漢文，故肇慶知府王泮「命利氏刊為之，使盡譯原圖上之注釋，且擬刊印，以佈全國而收眾譽。」43.正如利瑪竇在一六Ｏ二年的「坤輿萬國全圖」自序中所敘：「壬午（一五八二年），解纜東粵。粵人讀圖所遇諸國，以垂不朽。彼時，竇未熟漢語，雖出所攜圖冊與積歲札記，細譯刻梓，然司賓所譯，奚免無誤。」44.
儘管王泮曾出資印製了相當數量的肇慶版地圖，贈給當地相識之人，並且利瑪竇本人曾於一五八四年十一月三十日寄回羅馬一張肇慶版世界地圖，范禮安也曾於一五八四年十二月二十八日將兩張相同的刻本寄回歐洲。然而，令人十分遺憾的是，這版具有重要歷史意義的第一版世界地圖（在中國刻印的）早已佚失了。
利瑪竇第二版世界地圖是到南京後刻的。一六ＯＯ年利瑪竇遇南京吏部部主使吳中明（安徽歙縣人），吳中明「要求利瑪竇修訂一下他原來在廣東省繪製的世界地圖，給它再增加些詳盡的注釋，他想在他的官邸裡掛一份世界地圖，供大家觀賞。」45.利瑪竇十分高興地接受了這一要求，開始大規模修訂肇慶版世界地圖，繪製了「山海輿地全圖」。吳中明在地圖序中談到利氏製圖情況，他說：「鄒子稱，中國外如中國者九，裨海環之……利山人自歐羅巴入中國，著山海輿地全圖……山人淡然無求，冥修敬天，朝夕自盟，以無妄念，無妄動，無妄言。至所著天與日月星遠大之數，雖未易了然，其說有根有據，並載以俟知者。」46.
此後，貴州巡撫郭子章（郭青螺）把利瑪竇南京版地圖縮印成小冊子。仍依利瑪竇所製體例，分世界為五洲，以五部分列各國。郭子章在此圖序中多次流露對利瑪竇學識、德行的欽佩和景仰。他說：「不謂四千載後，大西國利先生持山海輿地全圖入中國，為鄒子忠臣也，則此人證書也。且利子居中國久，夫書而中國也，則中國人也……予因其圖大，不便觀覽，乃規而小之為冊，而圖中細說分注於左右。」47.利瑪竇在一六Ｏ五年七月二十六日寫回歐洲的信中也提及此事。他寫道：「貴州巡撫郭子章（字青螺），不先告知我，便把此圖翻印成書，並把所有地、湖、河、山等名印在上面，還把奇特的風景或出產也一併寫在上面，附有詳細的說明與數字的統計。在序言中談到改為書本印刷的益處何在，序文撰寫十分典雅。後面附一問題：利子瑪竇為一洋人，如何精通這些事情，對此講了許多理由。最後結論道，利氏在華二十餘年，已不能再稱他為外國人了，而應視中國為他的故鄉和大漢民族為他的同胞。」48.
南京版地圖無論在精工細作還是在發行數量上，都遠遠超過了廣東肇慶版。該圖從南京發行到全國各地，到澳門甚至日本。然而，據台灣東海大學林東陽教授考證，南京版世界地圖也已失傳。該版地圖是彩色版，其特點是用五色以辨五方，猶如十六世紀文藝復興時代流行於歐洲的地圖。
第三版世界地圖是利瑪竇到北京後繪製的。這幅地圖是在李之藻的要求和鼓勵下完成的。該圖共有六個版面，六篇序言。除利氏的一篇自序外，還有李之藻、陳民志、楊景淳、祁光宗及吳中明的序文。
利瑪竇一六Ｏ二年∼一六Ｏ四年間的信件僅存一封，並且也未提及北京版世界地圖。幸好利氏自序中談到該圖一些情況。序中道：「辛丑」（一六Ｏ一年）來京。繕部我存李先生夙志輿地之學，自為諸生編輯是書，深賞茲圖，以為地度之上應天躔，乃萬世不可易之法。又且窮理極數，孜孜盡年不舍，歉前刻之狹隘，未盡西來原圖什一，謀更恢廣之。余曰：此迺數（按疑是敝之誤）邦之幸，因先生得有聞於諸夏矣，敢不意，再加校閱。乃取敝邑原圖及通誌諸書，重為考定，訂其舊譯之謬與其度數之失，兼增國名數百，隨其楮幅之空，載厥國俗土產，雖未能大備，比舊亦稍瞻云。」49.
由於此圖包容大量地名與說明，因此面積相當大，每幅為69cm×179cm，共有六幅。全圖第一幅面的上下刻有兩個耶穌會印（上為卵形，下為方形），第六幅面之下刻一卵形印。儘管當時印數頗巨，但今天國內也無一張遺本。據北京圖書館善本部輿圖組孫果清先生介紹，南京博物院有此圖摹繪本（彩色）。只有羅馬梵蒂岡圖書館、日本東京帝國大學、日本宮城縣立圖書館、巴黎、倫敦等六處藏有該版原圖。
這裡有必要提到一六Ｏ三年的北京增訂版「兩儀玄覽圖」，這版地圖是喜好地理的李應試（李保祿）繪製的，它是在北京版世界地圖基礎上增為八幅的。在圖的第一幅和第八幅上刻有兩個小圓，共有八篇序文。除利氏自序兩篇外，李應試、常胤緒、馮應京、阮秦元、侯拱宸、吳中明也為該圖作了序。據北京圖書館孫果清先生介紹，遼寧省博物館有一幅「兩儀玄覽圖」。
利瑪竇來華刻印世界地圖之際，中國也有自己的世界地圖。實際就是中國的十五個省，在它周圍的海中，再放置了幾個島，以代表中國人所知道的外國，所有這些島嶼加在一起，還不如一個最小的中國省大。中國位於世界的中央，是一個龐大帝國。利瑪竇看到這樣的世界之後，便抹去了福島（即今卡內里群島）的第一條子午線，在地球兩邊各留下一道邊，使中國正好出現在中央。這個傳統一直延續下來，利氏的後繼者艾儒略、湯若望、南懷仁在繪製世界地圖時，繼承了這個作法。直至今日，我國印刷出版的世界地圖仍把中國置於中央。
利瑪竇世界地圖有兩個顯著特點，其一就是上面提到的中國被置於世界地圖的中央。這可能是為迎合中國人的「唯中國獨尊」的觀念而作的移轉。艾儒略曾向明代士人隱約指出「大地為一圓體，無所謂『中』的地位。」50.其二利瑪竇世界地圖大量介紹了西方天文地理知識。利瑪竇的地圖以赤道為中心，平分地球為南北兩半球，並畫了南北二回歸線，南北二極圈線。相應地把氣候分為一個熱帶，兩個溫帶、兩個寒帶。圖中吸收了地理大發現的最新成果，繪出了南北美洲、非洲南半部，以及大海中一些島國的位置和形狀，並作了扼要說明，大大開闊了中國人的眼界。不僅如此，利瑪竇還在其世界地圖上，對當時世界各國的方域、文物、風俗盡量加以介紹，使中國人了解了中國和世界其他各國在地理上的關係，大陸和海洋分佈情況，彌補了中國古代人民對世界地理認識的不足。此外，在利瑪竇繪製的世界地圖中，許多洲名、海名和地理學專有名詞的譯名一直沿用至今，如亞細亞、歐羅巴、地中海、尼羅河、羅馬尼亞、羅馬、古巴、大西洋、加拿大、南極、北極、經緯線、赤道、北極圈等。
值得指出的是，利瑪竇在中國首先把實地測量經緯度的結果用於地圖製作。他所介紹的利用日蝕測量經度的方法和經緯製圖法，給中國地圖學的發展帶來了一次大飛躍。
4.西方科學著作的翻譯出版
利瑪竇博學多能，涉獵十分廣泛。他深知，面對一個航海、天文、地理與製圖學仍停留在中古水平的閉塞國家，只有盡可能廣泛地、詳細地向中國人介紹西方先進的天文地理學知識，才能較好地為中國人所接受。因此，除上述天文地理學活動之外，利瑪竇還和中國學者徐光啟、李之藻等合作翻譯撰寫了許多西方科學著作，努力向中國介紹西方先進科學技術。
一六Ｏ六年至一六Ｏ七年，利瑪竇和徐光啟合作翻譯了歐幾里德的《幾何原本》前六卷，採用利瑪竇在羅馬學院學習時的老師丁氏（Clavius）的十五卷拉丁文譯注本為藍本，這是傳教士來華後翻譯的第一部西方科學著作。
歐幾里德《幾何原本》是一部具有嚴密演繹體系的數學名著，它從十個公理出發，按嚴格的邏輯證明推出四百六十七個命題。它的傳入，不但對中國數學，而且對中國天文、曆法、水利、測量、聲樂、軍事、財會統計、建築、機械、繪圖、醫學等都產生重大影響。這是因為數學乃「眾用所基」，能為許多學科所用之故。
值得提出的是，利瑪竇為何僅譯《幾何原本》的前六卷呢？
一種觀點認為：利瑪竇及所有的傳教士，不過是西方殖民者配合其軍事、政治、經濟侵略的一支先遣隊，所以他們傳播的科學不但不夠先進，而且還留有一手51.。不把《幾何原本》譯完就是這個想法的表現。
另一種觀點認為「《幾何原本》卷七至卷十五，講的是立體幾何，翻譯起來難度要大得多，徐光啟是量力而行的。所以他譯完《幾何原本》前六卷後，就同利瑪竇譯另一部數學著作《測量法義》。」52.
還有一種觀點認為：「利瑪竇譯完前六卷，認為已達到他們用數學籠絡人心的目的，因此沒有答應徐光啟譯完全書的要求。」53.
本文認為上述觀點皆為主觀臆想，未考史實的武斷結論。利瑪竇、徐光啟僅譯《幾何原本》前六卷的根本原因是利瑪竇本人在羅馬學院讀書時，沒有學過卷七至卷十五的內容。這一點，可從利瑪竇所修課程表中看出。他在讀二年級時，學了《幾何原本》前六卷的內容，後九卷應是在最後一年的討論課上學習。由於利瑪竇讀完第三年，即懇切要求出國傳教，並且獲得了批准。因此，他沒有讀完課程便離開了羅馬前往東方。利瑪竇沒有必要向徐光啟解釋這些。他可以自學完了再譯。《利瑪竇中國扎記》論及此事時，利瑪竇推說自己傳教工作繁忙，要看看中國士大夫對這前幾卷譯本的反應，再繼續翻譯。事實上，利瑪竇並非沒有時間從事《幾何原本》後九卷的翻譯工作。因為在譯完《幾何原本》前六卷後，他立即開始著手翻譯另一部關於陸地測量的數學著作《測量法義》。
利瑪竇和李之藻還根據丁氏的《實用算術概論》，合作編譯了《同文算指》一書，把西方筆算正式引入中國，有力地推動了中國古代算術的發展。
同一時期編譯的西方科學著作還有：比較圖形關係的幾何學著作《圓容較義》，以及有關天文、曆法的《渾蓋通憲圖說》、《經天說》和《乾坤體義》等。
此外，利瑪竇還是把西洋油畫傳入中國的第一人，並通過油畫把西方繪畫的透視學原理傳入中國。
利瑪竇在中國二十八年，雖為傳教奔波操勞，但對中國科學文化的發展起到了較大的推動作用。正是這一點，使利瑪竇及其後繼者獲得了明末清初中國士人乃至皇帝的尊重，從而為天主教的傳播打下了良好的基礎。