徐光啟翻譯了《幾何原本》六卷，還學了西洋的測量、水法、天文諸學，以之用於屯田、鹽務諸事。守舊的人說這些東西沒有多少用處，他說這是根本的學問，「不用之用，眾用之基」。事實上，在向傳教士請益的過程中，徐光啟在腦中已不知不覺地有了近代科學的思維。
他皈依了基督教，在當時是一驚人之舉。徐著述甚豐，文章寫得很好，他是「經世致用」派，作文都有一定的實用目的，極少為文而文；在有明一代著名的文章家中，他排不上號。最能表達他的精神的，應該是明神宗萬曆四十四年的《辨學章疏》。
當時正是禮部尚書瀋漼在閹黨支持下迫害傳教士和教徒的時候，晚明社會上上下下掀起一陣排教風。誠然，傳教士中有些人的行為激起了民怨。可是徐光啟結交的洋人，都是些正人君子，學有專長；但這些人也給一鍋煮了。
據《辨學章疏》，瀋漼上送給皇帝的「邸報」說，傳教士們「其說浸淫，即士大夫亦有信向之者。」徐光啟說，這「信向之者」分明指的就是我，所以必須說說清楚。他不但不迴避，而是迎上前去，理直氣壯地寫道：這些洋人「其道甚正，其守甚嚴，其學甚博，其識甚精，其心甚真，其見甚定，在彼國中亦皆千人之英，萬人之傑……」意思是說，跟這樣的洋人交友有什麼不可？
徐光啟向皇上提出了三條「試驗之法」，看看這些傳教士是些怎樣的人。第一，把一些有名的傳教士召到京城，遴選幾位內外大臣，同他們一起翻譯「西來經傳」，凡是事天愛人、格物窮理的論說，治國平天下的道理，下及天文、醫藥、農田、水利等興利除害的知識，一一編譯成書，讓大家討論，定其是非，如果都認為是「叛常拂經、邪術左道」，便立即斥逐，我徐某人甘願承受「扶同欺罔」的罪責。第二，讓傳教士們和有名僧道當面辯論，同時命令儒臣共同議定，如確認這些人「言無可採，理屈辭窮」，便立即斥逐，我也承當應得的罪名。第三，如果譯書一時難以完成，又找不到合適的僧道同他們辯論，可以叫他們簡略地濃縮成一本書，如果發現他們荒誕悖理，不足勸善戒惡、易俗移風，也立即斥逐，我同其罪責。
《辨學章疏》的最後一段有幾句話講得懇切而又沉痛。他說，我屬於衙門後輩，這些洋人的去留，與我有什麼相干，只是覺得他們提出的種種道理，多是有利於國家致治的好主意，所以我作臣子的，「有懷不吐，私悔無窮；是以不避罪戾，齋沐陳情」。
全文洋洋灑灑，卓有一泄千里之勢。結果「御批」照例三個字「知道了」。
徐光啟的思想在晚明社會是非常「超前」的，堅持他所該堅持的主張，有股子傻勁、韌勁，一個勁兒地上條陳，他留下的文稿中，奏疏佔了相當大的比例，送上的東西大多被潑了冷水，而且閹黨羽翼下的官僚們千方百計地製造麻煩，一般的士大夫也遠沒有他那樣的見識，率都明哲保身，膽小怕事，畏懼閹黨淫威。
徐光啟那樣熱心於吸收和傳播西方的科學，用了那麼大的力量翻譯《幾何原本》等書，身體力行地搞科學實驗，可是他遇到的困難實在太多，除了他最親近的二三個朋友外，響應者寥寥無幾。徐光啟僅有的那點兒科學頭腦既形不成規模，也沒有人繼續他的事業。他越近晚年越覺失望，從這一點看，也可以說徐光啟是一個「悲劇人物」，他太超前，他無法抵禦濁浪滾滾的時代。
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