元世祖忽必烈即位之前，他就重视吸收汉族的学者，让他们帮助自己规划朝政大事。
他手底下有一位重要的谋士，名字叫刘秉忠。
忽必烈称帝和定国号为元，都是刘秉忠的主意。
有一天，刘秉忠又向忽必烈引荐了一些朋友和学生，他们后来也是元朝初年的重要官员。
其中一位是著名科学家郭守敬。
郭守敬(1231—1316年)，河北邢台人，元代著名天文学家、数学家、水利专家和仪器制造家。
他的祖父郭荣学识渊博，不仅通晓经书，还研究数学、天文学和水利。
年轻的时候，其祖父的影响下，郭守敬开始对科学产生了浓厚的兴趣。
有一次，刘秉忠和他的朋友张文谦正在邢州西南紫金山讲课，郭荣便把孙子送到刘秉忠那里学习。
郭守敬在那里遇到了许多热爱科学的朋友，他的学识增长得更快了。
忽必烈统一北方后，为了发展农业生产，决定整治水利，征求这方面的人才。
张文谦将郭守敬推荐给忽必烈，忽必烈很快就在开平(今内蒙古正蓝旗东)召见了郭守敬。
郭守敬对北方的水利状况非常熟悉，当时提出了六项整治水利的措施。
忽必烈听了很满意，每次听完一个，都点头赞许。
最后，他感慨地说：“让这样的人去办事，才不会摆空架子吃闲饭。”
接见过后，就派郭守敬担任提举各路河渠的职务，专门经办河道水利之事。
两年后，郭守敬又被派往西夏地区整治水利。
经过多年的战争，河流堵塞，土地荒芜，生产受到严重破坏。
郭守敬来到西夏，经过详细勘察，他动员农民工疏浚了一些原有的渠道和大坝，并开挖了一些新河流。
不到一年的时间，该地区900多万亩的农田灌溉畅通，粮食丰收，百姓生活得到改善。
有一天，为了节约漕运的成本，忽必烈便任命郭守敬负责渠道的改造和管理工作。
郭守敬建议说：“现在最重要的是开通大都到通州的河流，连接大运河，节省大都的漕运费用。”
忽必烈非常认可他的建议，并委派他主持开通大都到通州的运河工程。
然而，这个项目远没有计划的那么简单。
开工之后，首先是引导进入玉泉山的水，但是水量非常有限，运河不能供船只航行。
郭守敬只能考虑利用郊外流量最大的浑河水。
浑河水中的泥沙比较多，为了避免泥沙淤积，他就没有在运河上建造水闸和水坝。
结果运粮船无法逆流而上，导致第二次引水失败。
郭守敬决定扩大勘察面积，最终在大都西北30里处的神山脚下，发现了水流较大的白浮泉。
郭守敬迅速向忽必烈报告说：“白浮泉不仅水质清澈，而且没有沉积物。”
“如果能使它南流，引入运河，沿途还可以拦截其他泉水，增加水量。”
忽必烈听了很高兴，立即批准了这个计划。
从神山到大都，许多地方的海拔比大多数地方都要低。
如果水直接引向东南，水就不能流入运河。
因此，郭守敬首先将白浮泉引向西山，然后回到东南，使河流始终高于大都，而且又能拦截更多的泉水。
后来，大运河终于全程贯通。
忽必烈非常满意，并将其命名为“通惠河”。
这样一来，从江南到大都的水路运输，就畅通无阻了。
忽必烈攻打南宋之际，十分重视农业生产的恢复。
而农业生产的好坏，就需要精准的历法。
过去，蒙古一直使用金朝颁布的历法，这种历法误差很大，甚至农业方面使用的节气也不准确。
元朝逐渐征服江南之后，南方使用的又是另一种历法，南北历法不同，更容易引起紊乱。
于是，忽必烈决定统一制定新历法。
1276年，元朝军队攻占南宋临安后，他下令成立一个编制历法的机构，名叫太史局(后来叫太史院)，编修元朝自己的立法。
负责太史院的王恂，便邀请老同学郭守敬制造仪器与观测天文的。
当时的郭守敬正担任工部郎中的职务，负责各地河流的整修和管理工作。
由于郭守敬精通天文、历法，因此被朝廷从水利部门调到太史局，与王恂一起主办改历工作。
郭守敬来到太史院，发现当时的大部分天文仪器都是金朝遗留下来，大部分已经损坏，根本不能使用。
于是郭守敬提出说：“研究历法首先要重视观测，而观察必须依靠仪器。”
“原来开封运来的一架观察天象的大型浑天仪，已经陈旧不堪，无法获得可靠的数据。”
接下来，郭守敬就设计了一套新仪器。
他觉得原来的浑天仪结构复杂，使用不方便，所以制造了一种结构简单、刻度精确的简单仪器。
他制作的仪器比旧仪器更精致、更准确。
后来，他在司天台上研制了12件仪器，其中4件可以搬到野外使用。
忽必烈得知这个消息，连连称赞郭守敬，说：“郭郎中真是太聪明了，简直就是上天赐予元朝的福星呀！”
有了好的仪器，还要进行准确的实地观测。
1279年，郭守敬在向忽必烈报告时，提出在太史院建造新的司天台，同时计划在全国范围内进行大规模的天文测量。
元世祖忽必烈立即批准了这一大型的计划。
经过王恂、郭守敬等人共同研究，在全国各地设立了27个测点。
最北端的测点是铁勒(今西伯利亚的叶尼塞河流域)，最南端的测点是南海(今西沙群岛)，还选派14名监侯官员到各地观测。
郭守敬也亲自带人到几个重要的观测点，进行观测。
各地的观测点，将观测数据全部汇总到太史局。
根据大量数据，郭守敬花了两年时间编写了一部名为《授时历》的新历法。
这种新历法，比旧历法精确得多。
它计算出一年有 365.2425 天，与地球绕太阳一周的时间相差只有26秒。
这部历法与格里历(公历)一年的周期相同。
而且，郭守敬的《授时历》比欧洲人确立的公历早了302 年。
《授时历》是我国历法进步的产物，也是当时世界上最先进的历法。
《授历法》采用的朔望月和交点月的长度，非常准确。
它在掌握相当准确的日月运行轨道的基础上，进行了严密的计算。
因此，它对日食和月食的预测相当精准。
《授时历》编订完成后，颁行天下，极大地方便了百姓的生活，大受人们的欢迎。
它也相继传入朝鲜、日本，在一定程度上促进了两国农业和科技的发展。
郭守敬在数学领域也取得了很高的成就。
他创造了一种比欧洲早四年的高级计算方法《平立三差法》，这种数学法比欧洲早了四年。
郭守敬一生致力于科学研究，为人类科学的进步做出了很大贡献。
他被誉为“学究天人”，为人类科学事业贡献了自己的力量，受到了世界的广泛赞誉。
国际天文学会还将美国在月球上发现的一座环形山，命名为“郭守敬山”。
1977年，国际小行星研究会又将编号为2012号的小行星，正式命名为“郭守敬星”，以此纪念他的功绩。
