五、通州练兵
1618年（万历四十六年），因辽东前线的形势紧张，有人推荐徐光启，说他“夙知兵略”。万历皇帝急召徐光启入京。徐光启这时因中寒发疾，几乎起不了床。当他接到紧急诏令后，只好由轿夫抬着进京，复任原职。
原来，两年以来，长期居住在我国东北一带的女真族不断强盛起来，建州女真人努尔哈赤统一了女真各部，建立了后金政权。1618年，努尔哈赤举兵南下，攻陷明朝东北的抚顺、清河，并歼灭明兵万余。消息传来，朝野震惊。徐光启因军情紧急，也义无反顾，抱病入京。
返京后，徐光启忧国忧民之念，也更加强烈。他给老师焦竑写了一封信，表达了自己对国家前途的关切和实现“强国”、“富国”的心愿。长期以来，徐光启把自己的科学研究的重点放在农学上。眼下强敌压境，激烈的战争形势，使他把注意力转到军事学的研究上。
1619年，明朝政府派杨镐为辽东经略，率领40万大军，兵分四路出关，同后金军队展开了激战。后金集中兵力猛攻其中一路，接着又各个击破。40万大军倾刻瓦解，几乎全军覆没。
辽东战场上惨败的消息传来，京师大震。徐光启在杨镐出兵前，就反对四路出兵，认为“此法大谬”，断言杨镐兵败无疑。事实果然没有出乎徐光启的预料。他再也不能保持缄默了，连夜奋笔疾书，向万历皇帝上了《敷陈末议以殄凶酋疏》，指出这次战役失败，并不是敌人的计策特别高明，而是我方不知用兵。在这次战斗中，敌我兵员相等，杨镐却兵分四路，力量分散，互不支援，造成“彼以四攻一，我以一敌四”寡不敌众的被动局面。同时，他提出了解决的办法：选拔天下“勇、力、捷、技奇材异能之士”；精求“巧工利器”；赏罚分明。他恳切地向万历皇帝表示，“臣志图报国，于富强二策，考求谘度，盖亦有年。”万历皇帝对徐光启的这些话视为耳边风，召他入京，又不让他过问抵抗后金的事。一个月后，徐光启看到朝廷对他的奏疏没有什么反应，忧心忡忡，坐立不安，又上了《兵非选练决难战守疏》，继续指出了练兵的重要性。但如同第一道奏疏一样，这一道奏疏也石沉大海。不久，前线传来开原失陷的消息，徐光启心如火焚，感愤益切，他再次上了《辽左阽危已甚疏》，大声疾呼，反复陈述后金的侵犯，国家已到了危亡关键时候，恳切祈请皇上迅速采纳他的主张。在这次疏中，徐光启提出了五条带根本性的建议：（1）亟求人才，不论出身地位，只要有文武才略或绝技巧工均可；（2）亟造兵器，务求在质与量上胜过敌方；（3）亟行选练精兵以保全胜；（4）亟造炮台以为永久无虞之计；（5）亟遣使臣同朝鲜交好，共同抵御后金。在这五项建议之前，都冠以“亟”字。“亟”是急迫之意，表现了徐光启忧国忧民的拳拳之心。
徐光启在3个多月的时间中，接连三次上疏，披肝沥胆，痛切陈词，爱国之心跃然纸上。在边防告急的形势下，徐光启的这些建议不能不引起人们的注意。许多有识之士都对徐光启投以钦佩、赞许的目光。著名的《武备志》的作者茅元仪读了徐光启的《辽左阽危已甚疏》后，倍加赞赏，说这些日子的上疏中，没有比徐光启的第三疏更为深切有益的。倘若朝廷能按照徐光启的奏疏行事，国家虽面临危难，也可以恢复太平。因为他说的“皆事事实际，亦条条妥当。”建议万历皇帝“尽破资格”，授徐光启重职。吏部尚书赵焕、工部给事祝耀祖等，也纷纷奏请朝廷任命徐光启募兵训练。迫于外患的严重与朝中一些大臣的压力，万历皇帝于1619年9月8日（万历四十七年八月初二）下旨：“徐光启晓畅兵事，就着训练新兵，防御都城。”不久，又晋升徐光启为詹事府少詹事兼河南道监察御史，特命管理练兵事务。这样，徐光启便在北京城东的通州（今北京通县）设立新兵训练中心，着手练兵。
徐光启满怀希望，走马上任。练兵前他又上了《恭承新命谨陈急切事宜疏》，对练兵应办的急切事宜，提出了详细的强兵胜敌之计，认为若不这样，就不能“折劲敌之冲，保金汤之固”。他估计，皇帝对自己的练兵计划并不是真心诚意地支持。果然不出所料，在皇帝眼里，辽东战事是燃眉之急，对于练兵计划只是采取姑妄试之的态度，并未给予切实的支持。
选兵的工作很不顺利，按照徐光启的设想，新兵来源，必须先由各地依标准严格挑选后再送训。实际上各地送来的新兵大多是老弱病残和无赖闲汉。这样的乌合之众，不但不能增强战斗力，还会增加军队的负担。徐光启按照自己选兵标准逐名点选，勉强选出4000余人。
练兵需要粮饷、器械、车马。万历皇帝下令要户部、工部、兵部和太仆寺供给。但这四个衙门敷衍塞责，互相推托，谁也不肯认账。冷酷的现实，使徐光启一筹莫展。徐光启上了三次疏，向皇上陈说自己的尴尬处境，指出“兵非臣之所谓兵也，饷非臣之所谓饷也，器甲非臣所谓器甲也。瞻前顾后，展转回惶”。幸好有指挥胡楫、中书杨之骅和河南领兵官丁吕试、陶尧臣相继慷慨解囊，捐出千百金，作为招选教师演习费用和供应新兵兵饷。然而，各地遣送来的新兵络绎不绝，而朝廷始终没有发给他们兵饷，新兵的衣食发生很大的困难。四川
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