但是到了這年冬天，朱由檢才感到問題的嚴重性。
崇禎二年十一月，東虜頭子皇太極親自率領滿洲鐵騎督軍攻入大明境內，山海關總兵趙率教在遵化抗擊外敵戰死，全軍覆沒。保定巡撫王元雅、保定推官李獻明、永平推官何天球、遵化知縣徐澤、前任知縣武起潛等，據城拒守，城破皆死。皇太極兵臨京師城下。
朱由檢命令宣大總督及宣府、保定、河南、山東、山西巡撫，率部隊入衛京師。山西巡撫耿如杞與總兵張鴻功率領五千人赴援。因為三天沒有給軍餉，山西兵在軍中將領帶領下發生嘩變。其他地方來的援兵，以缺餉故，多肆剽掠。
朱由檢接到前線的報告後，怒極反笑。“我是讓他們來拱衛京師，不是讓他們來添亂的。這倒好了，內賊和外賊都他媽的合起夥來欺負我。”
中國有句老俗話，叫做福無雙至，禍不單行。正當朱由檢為抗擊東虜軍隊和安撫亂軍發愁的時候，崇禎二年十二月初四日，四川成都、鬆潘衛、重慶府、壁山、廣安州、蒼溪、珙縣、威遠，均發生地震。聲吼如雷，房動屋搖，雞鳴大吠，河漲水赤，山崩城倒。
朱由檢得到消息後，當時就暴跳如雷，“我自信我沒有做了違背天理的事，上天不應該降災懲罰，這一定是欽天監那幫家夥無能，才導致四川發生地震。”這時候，他想到了禮部尚書徐光啟。欽天監觀測天象失誤，但是，徐光啟的觀測小組結論是正確的。
朱由檢擔心祖宗傳下來的江山，在他手裏失去而憂心重重，決定啟用熟悉西洋曆法的徐光啟重新修撰曆法。
就這樣，年近七旬的徐光啟擔任國家天文台台長。因為年事已高，力不從心，他推薦自己的學生李天經擔任副職。先後聘請了傳教士龍華民，鄧玉函、羅雅穀，又邀請周皇後的老師、國子監司業陳仁錫來到了國家天文台，同時邀請大名鼎鼎的湯若望從西安趕赴京師。
李天經邁著方步，來到徐光啟的書房，向正在談話的徐光啟和陳仁錫躬身一禮，“稟告大人，湯神父被定遠將軍周垣邀請到軍中去了，已經不在西安。”
徐光啟樂嗬嗬的請李天經坐下，“消息可靠嗎？”
“這是大內曹化淳曹公公給的消息，確認無誤。”
徐光啟撚著雪白的胡子，沉吟片刻問道。“定遠將軍周垣剿滅流寇王左掛、王子順，功高至偉。朝廷至今都沒有拿出個獎賞的說法，更多的原因是因為周垣行事乖張，為朝廷袞袞諸公不喜。這次他邀請湯若望神父到軍中，究竟是為了何事？”
“曹公公說了，周垣在漢中成為了一所免費學堂。他邀請湯若望擔任數學教授，負責教授幾何學與三角學以及筆算數學。”李天經將手裏的《同文算指》交給徐光啟，“恩師，這本書周垣已經下令刊印三千冊，作為學校的教材。為此周垣付了1000兩銀子的版權費，並由曹公公已經轉交給我們。”