至元十八年（1281年）的盛夏，大都司天台笼罩在铸铁的焦糊味与檀木清香中。为编纂划时代的《授时历》，扎马鲁丁在传统浑仪基础上开始了前所未有的改造工程。当工匠们拆解宋代浑仪时，他指着主环上的云纹说道：这些二十八宿刻度如明月映水，今当再添西法的星辰作浪花。
改造工程从主浑仪开始。扎马鲁丁命人保留北宋皇佑浑仪的赤道双环，却在黄道环内侧加装伊斯兰式——这是用大马士革钢打造的薄刃铜环，边缘细刻着三百六十个等分刻度。当助手质疑为何不用传统三百六十五又四分之一度时，他取来水晶透镜演示：周天分度如裁衣，等分愈细则合体愈精。
最巧妙的创新在观测系统。他在窥管两端加装波斯凸透镜，又将郭守敬发明的改进为可旋转的菱花铜片。某次测试中，弟子惊讶地发现能清晰观测到金星盈亏，这个突破后来被记载在《元史·天文志》：仪成，太白形迹可辨，古未之有也。
验收那日，王恂带着汉官前来观摩。当目睹游规能将天体位置精确到四分之一度时，这位太史令不禁抚掌：昔张衡制浑天，今扎公造仰仪，皆开千古未有之局！
安置在大都中心鼓楼的地球仪，引发了更大震动。这个径逾丈余的木质巨球，表面用陶土塑出连绵山脉，银丝镶嵌江河走向，更以各色宝石标注重要城邦。当扎马鲁丁转动球体解说自爪哇北行可见北极星渐高时，围观的国子监生员哗然四起。
老儒生刘俨扯断腰间玉带怒斥：《周髀》明言天似盖笠，地法覆盘，何来圆球之说！扎马鲁丁不慌不忙，召来泉州海商蒲崇谟作证。这个航行过三十余国的穆斯林指着印度洋区域说：晚生船队自柯枝北归，确见北辰星每三十日增高一指。
为验证地球说，扎马鲁丁设计了个精妙的实验。他在鼓楼庭院立起七座圭表，邀请儒生们同时测量夏至日影。当数据汇总时，众人惊见自岭南至漠北的日影长度呈现规律变化。这个实测结果后来被郭守敬用于计算，成为《授时历》的重要基础。
至元十九年（1282年）春，一场史无前例的四海测验拉开序幕。扎马鲁丁在太史院竖起巨大的定极环，指导二十七路监候官分赴南北。临行前，他特别嘱咐赴南海的官员：交趾之南，当见南极老人星，此乃地圆之铁证。
最精彩的论证发生在观测队归来时。赴铁勒（今蒙古北部）的官员带回北辰星出地高度四十五度的数据，而南海观测组记录的北辰星高度仅距地平五度。扎马鲁丁当众在地球仪上演示，用勾股术推算出子午线每度合二百里，这个数值与近代测量仅差十余公里。
某日朝会，有御史弹劾地圆说惑乱人心。扎马鲁丁请忽必烈移驾观星台，用新制仰仪展示月食时地球投在月面的弧形阴影。当弯刀状的暗影缓缓掠过月球表面的蛤蟆玉兔时，满朝文武尽皆默然——这直观的天象，比任何雄辩都更有说服力。
真正的转折发生在至元二十年（1283年）的日食预报。太史院呈递的三份预测产生分歧：传统历法推定的食甚时刻比回回历法晚三日，而扎马鲁丁融合中西的新算法取其中值。
日食当日，大都万人空巷。午时三刻，当初亏如期而至，食分与扎马鲁丁预言的完全吻合。更令人震惊的是，他准确预报出食甚时天空将现金星——这个基于地球曲面计算的天象，让观礼的西域使节纷纷以手抚胸，用各自语言赞叹真知灼见。
忽必烈在日光复明时霍然起身，解下腰间虎纽银印赐予扎马鲁丁：回回汉儿天文，皆为大元测天。这方刻着八思巴文、汉文与波斯文的银印，成为多元文化共融的象征。此后编纂的《授时历》中，特意注明某些数据依西法改良，开创了官方历法吸收外来知识的先例。
《授时历》颁行天下后，扎马鲁丁在地球仪旁增置了七政演示仪。这个精密的铜制机构能同时演示太阳历、太阴历与伊斯兰历的对应关系，其齿轮传动装置融合了希腊水钟原理与中华漏刻技术。某次演示时，来自拂林的景教长老惊讶地发现，仪器显示的耶诞节日期与西方教会推算完全一致。
晚年的扎马鲁丁在《万象录》中写道：造仪十载，乃知天地无方；测影万里，方晓文明同源。他主持铸造的系列仪器，后来被朝鲜使节绘入《天象列次分野之图》，其中地球仪的球形构图，较欧洲同类仪器早出现两个世纪。
至元二十二年（1285年）元宵节，大都百姓在鼓楼前围观新落成的万国时辰仪。当月光透过水晶主环，在石刻世界地图上投下都城时刻时，有个威尼斯商人悄悄拓下舆图——这份抄本后来飘洋过海，成为激发大航海时代的星火之一。