汤若望原名约翰·亚当，沙尔·冯·白尔。1592年5月1日出生在德国莱茵河畔科隆城一个叫沙尔·冯·白尔的贵族之家。沙尔家族是科隆城古老的名门望族，其爵邸就在阿波斯特尔大教堂附近，全家人都是天主教的虔诚信奉者。
1534年西班牙贵族罗耀拉创建耶稣会，帮助罗马教会在反宗教改革的运动中自上而下地实行自身的改革，重振天主教，重建教皇的绝对权威。耶稣会成了天主教各修会中势力最大的一个修会团体。
汤若望就读于耶稣会所创办的着名的三王冕中学。这个学校非常重视对学生的素质教育，把培养学生虔诚善良的人生操守视为主要目标。聪明好学的汤若望学习成绩优秀。
1607年，科隆城内流行瘟疫，三王冕中学被迫停办。16岁的汤若望被当地耶稣会教区推荐到罗马德意志学院学习。
三年过去，他以优异的成绩学完了哲学、古典文学、数理天文学等全部课程，特别在数学和天文学方面，显示出他具有很大潜力和才华。他就是在这里第一次接触到伽利略的望远镜，并对此产生浓厚的兴趣。
1611年10月，汤若望加入了耶稣会，宣誓终生安贫、贞洁、服从。随后，搬到了罗马耶稣的圣·安德烈奥修道院，当一名见习修士，接受严格的修士训练。也加入了灵采研究院，探索着不断发展着的新科学，尤其是天文学和数学。
安德烈奥修道院有一个图书馆，馆里藏着许多经过印刷，装订成册的海外耶稣会士写给总会的年报、报告、信函。
汤若望经常到图书馆翻阅这些材料。早期传教士在东方在中国所建立的丰功伟绩，让他激动不已。他钦佩利玛窦在中国采取的适应中国文化习俗的，所谓“合儒”的传教策略，竭力把天主教义与中国的儒家文化相结合。当他听说利玛窦神父以其数学天文学的智慧，惊倒了中国人，并且受到皇帝的优礼和敬重，为上帝的教会开拓了新的、非常大的信仰领域时，他为西方的数理天文这在中国获得这样的价值而欣喜若狂。
两年见习期满后，1613年10月，他进入了罗马学院。开始了为期四年的神学和数学研究。罗马学院是罗耀拉于1551年创办的，虽说是一所“基督精神的神学院”，该学院的课程设置除宗教内容外，还有数学、天文学、地理学、机械力学、化学等科目。
伽利略也担任过该院的教师，他曾在学院的报告厅里展示过经他改良后的望远镜，受到热烈欢迎和钦佩。汤若望都听过他的演讲，对伽利略的学说产生浓厚的兴趣。
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“合儒超儒”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“纯正性”，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“南京教案”，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“非火器战车不可御之”。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“亚当”改为发音相近的“汤”,“约翰”改为“若望”，正式取名汤若望，字“道未”出典于《孟子》的“望道而未见之”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，就成功地预测了当年10月8日出现的月食。后来他又准备地预测了第二年(1624)9月的月食。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。
《远镜说》刊印于1629年。该书前面有汤若望的自序，正文分四个部分：1.望远镜的利用，按仰观和平视分述，2.构成望远镜的各透镜的分别利用，如解决近视和远视患者的苦恼;3.光学原理，4.望远镜的制造方法、使用说明和保养说明。
《远镜说》从原理、结构功能和使用方法上详细介绍了伽利略式望远镜，全书通篇条理清楚、浅显易懂、图文并茂。成为传播光学和望远镜制造技术的奠基性着作，对后世有重要影响。
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“汗巴利可城”是蒙古语对北京的称谓。在地图上应置于北纬40度，而竞置于50度以上，位置太靠北了。他这些观点和利玛窦是一致的。
崇祯三年(1630)，由礼部尚书徐光启疏荐，回京供职于钦天监，译着历书，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。
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