位于北京市中心的紫禁城是明清帝王執(zhí)政與生活的場所。在炎熱的夏季，現(xiàn)代人往往通過空調(diào)或電扇的方式進(jìn)行室內(nèi)祛暑。古代生產(chǎn)力水平相對落后，紫禁城里的帝王在室內(nèi)納涼的主要方式則是手搖風(fēng)扇。由于普通手搖風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)力小、費(fèi)人力，于是有帝王希望對其進(jìn)行改進(jìn)，甚至親自指導(dǎo)機(jī)械化的風(fēng)扇設(shè)計，雍正、乾隆父子就是其中典型的代表。
內(nèi)務(wù)府造辦處造紅木人物風(fēng)扇鐘（清乾隆） 圖片來源：故宮博物院影像資料庫
雍正“發(fā)明”的風(fēng)扇示意圖。作者繪制
圓明園四十景之水木明瑟。圖片來源：故宮博物院影像資料庫
雍正帝日常居住、辦公的場所為養(yǎng)心殿。炎熱的夏天常常使得雍正苦不堪言，他認(rèn)為普通的手搖扇子不能滿足室內(nèi)降溫需求，因而下令讓造辦處制作了“機(jī)械化”的風(fēng)扇。根據(jù)清宮內(nèi)務(wù)府造辦處檔案之雍正二年（1724）“雜活作”記載，雍正二年五月二十五日，雍正帝下令做風(fēng)扇一把。該風(fēng)扇為楠木架子、鐵芯，上面安裝小羽毛扇六把，但使用方式仍為人工。與普通手搖風(fēng)扇相比，該風(fēng)扇的創(chuàng)新性在于，人工轉(zhuǎn)動其中扇柄的時候，可同時帶動六把扇子轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的風(fēng)力效果要比普通扇子好。當(dāng)郎中保德進(jìn)呈做好的風(fēng)扇后，雍正帝并不是很滿意，下令對風(fēng)扇進(jìn)行改進(jìn)，要求稍微降低風(fēng)扇高度，并把小羽毛扇換成大羽毛扇。分析認(rèn)為雍正帝坐著辦公，降低風(fēng)扇的高度便于接受涼風(fēng)；大羽毛扇子則產(chǎn)生的風(fēng)力更大，清涼效果更佳。
雍正二年六月初八日，造辦處將改進(jìn)后的風(fēng)扇進(jìn)呈給雍正帝。雍正對風(fēng)扇樣式比較認(rèn)可，但又認(rèn)為服務(wù)人員在屋內(nèi)轉(zhuǎn)動風(fēng)扇時會出汗，并產(chǎn)生不好的氣味，于是提出制作拉繩風(fēng)扇的想法，即在扇柄上增加一根拉繩，把養(yǎng)心殿東暖閣后檐墻（北墻）開一個口子，拉繩沿著開的洞口伸出屋外，服務(wù)人員在屋外拽動繩子，使之帶動扇葉轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生風(fēng)力。為防止冬天北風(fēng)從洞口刮入，雍正要求造辦處再做木板一塊，冬天堵塞洞口用。七月五日，總管張起麟進(jìn)呈訖，拉繩式風(fēng)扇做好，共做了2個，養(yǎng)心殿東暖閣、西暖閣各一個，雍正表示滿意，并開始使用這種風(fēng)扇。盡管雍正“發(fā)明”的拉繩式風(fēng)扇仍為人工操作，但是其風(fēng)力由繩子帶動扇葉轉(zhuǎn)動產(chǎn)生，且扇葉數(shù)量比普通手搖數(shù)量多，產(chǎn)生風(fēng)力相對更大、降溫范圍更廣。
雍正的四子乾隆對自動風(fēng)扇很感興趣。根據(jù)清宮內(nèi)務(wù)府造辦處檔案之乾隆二年（1724）“自鳴鐘”記載，六月十三日，乾隆帝下令讓服務(wù)于造辦處的法國耶穌會士沙如玉制作帶有“自動風(fēng)扇”的自鳴鐘一臺。11個月后，帶有“自動風(fēng)扇”的自鳴鐘制作完成。該自鳴鐘的特點(diǎn)在于，其上部安裝有風(fēng)扇，且鐘的發(fā)條帶動內(nèi)部齒輪轉(zhuǎn)動時，通過牽引裝置帶動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，從而使機(jī)械風(fēng)扇成為了現(xiàn)實(shí)。故宮博物院藏清乾隆時期的紅木人物風(fēng)扇鐘就有類似特點(diǎn)。該鐘由上中下三部分組成，下部為箱座，內(nèi)可放物品；中部為時鐘，通過發(fā)條轉(zhuǎn)動可帶動指針計時；上部則為手持桃形扇子的童子及立于童子背后的大風(fēng)扇。當(dāng)時鐘走動時，帶動童子上下?lián)]動扇子，并帶動大風(fēng)扇水平轉(zhuǎn)動，在夏天可產(chǎn)生較好的清涼效果。故宮博物院現(xiàn)藏類似功能自鳴鐘數(shù)臺，大都為乾隆時期制作，這與乾隆帝支持創(chuàng)新的思想有著密切聯(lián)系。
乾隆帝還鼓勵運(yùn)用機(jī)械動力來制造大風(fēng)扇。圓明園四十景之水木明瑟殿在清代就是三間大風(fēng)扇房，為清帝避暑的場所。水木明瑟殿初建于雍正五年（1727），原名為“耕織軒”。后來乾隆親自指導(dǎo)，引入西方水法將其改造成風(fēng)扇房。乾隆九年（1744）所作御制詩《水木明瑟·調(diào)寄秋風(fēng)清》里，表達(dá)了“用泰西水法引入室中，以轉(zhuǎn)風(fēng)扇，泠泠瑟瑟，非絲非竹，天籟遙聞”的感受。在這里，“泰西水法”主要是指古希臘科學(xué)家阿基米德發(fā)明的螺旋式水車，又稱“龍尾車”,其基本原理是利用內(nèi)部軸的旋轉(zhuǎn)來帶動螺旋葉的反向旋轉(zhuǎn)，并使得水不斷提升，以提供風(fēng)扇轉(zhuǎn)動的動力；“泠泠”是指水聲的清澈盈耳，“瑟瑟”則是指林間樹葉在刮風(fēng)時的輕微聲響。利用流水產(chǎn)生機(jī)械動力，使得殿內(nèi)的風(fēng)扇自動運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅解決了人力的耗費(fèi)問題，而且水聲潺潺中還伴隨習(xí)習(xí)涼風(fēng)，營造出絕佳的避暑意境。
不難發(fā)現(xiàn)，雍正父子“發(fā)明”的風(fēng)扇均與當(dāng)時的手搖風(fēng)扇在動力上有著明顯區(qū)別，反映出清代帝王希望獲得更好解暑效果的愿望。不僅如此，乾隆帝鼓勵在當(dāng)時較為發(fā)達(dá)的科技手段在風(fēng)扇的制作中進(jìn)行運(yùn)用，這在一定程度上對機(jī)械動力學(xué)的發(fā)展起到了積極作用。
（來源：科技日報；周 乾）
