雍正父子“发明”的机械风扇
雍正父子“发明”的机械风扇
周 乾
（本文部分内容载于《科技日报》2020年8月14日第8版，有修改）
位于北京市中心的紫禁城是明清帝王执政与生活的场所。在炎热的夏季，现代人往往通过空调或电扇的方式进行室内祛暑。古代生产力水平相对落后，紫禁城里的帝王在室内纳凉的主要方式则是手摇风扇。由于普通手摇风扇产生的风力小、费人力，于是有帝王希望对其进行改进，甚至亲自指导机械化的风扇设计，雍正、乾隆父子就是其中典型的代表。下面对雍正父子“发明”的机械化风扇进行解读。
雍正帝日常居住、办公的场所为养心殿。炎热的夏天常常使得雍正苦不堪言，他认为普通的手摇扇子不能满足室内降温需求，因而下令让造办处制作了“机械化”的风扇。根据清宫内务府造办处档案之雍正二年（1724）“杂活作”记载，雍正二年五月二十五日，雍正帝下令做风扇一把。该风扇为楠木架子、铁芯，上面安装小羽毛扇六把，但使用方式为仍为人工。与普通手摇风扇相比，该风扇的创新性在于，人工转动其中扇柄的时候，可同时带动六把扇子转动，产生的风力效果要比普通扇子好。当郎中保德进呈做好的风扇后，雍正帝并不是很满意，下令对风扇进行改进，要求稍微降低风扇高度，并把小羽毛扇换成大羽毛扇。分析认为雍正帝坐着办公，降低风扇的高度便于接受凉风；大羽毛扇子则产生的风力更大，清凉效果更佳（图1）。
图1 雍正“发明”的风扇示意图
雍正二年六月初八日，造办处将改进后的风扇进呈给雍正帝。雍正对风扇样式比较认可，但又认为服务人员在屋内转动风扇时的会出汗，并产生不好的气味，于是提出制作拉绳风扇的想法，即在扇柄上增加一根拉绳，把养心殿东暖阁后檐墙（北墙）开一个口子，拉绳沿着开的洞口伸出屋外，服务人员在屋外拽动绳子，使之带动扇叶转动，产生风力。为防止冬天北风从洞口刮入，雍正要求造办处再做木板一块，冬天堵塞洞口用。七月五日，总管张起麟进呈讫，拉绳式风扇做好，共做了两个，养心殿东暖阁、西暖阁各一个，雍正表示满意，并开始使用这种风扇。尽管雍正“发明”的拉绳式风扇仍为人工操作，但是其风力由绳子带动扇叶转动产生，且扇叶数量比普通手摇数量多，产生风力相对更大、降温范围更广。当然，封建统治者剥夺他人的劳动力为自己服务，这是不平等的解暑方式。
雍正的四子乾隆对自动风扇很感兴趣。根据清宫内务府造办处档案之乾隆二年（1724）“自鸣钟”记载，六月十三日，乾隆帝下令让服务于造办处的法国耶稣会士沙如玉制作带有“自动风扇”的自鸣钟一台。十一个月后，“自动风扇”自鸣钟制作完成。该自鸣钟的特点在于，其上部安装有风扇，且钟的发条带动内部齿轮转动时，通过牵引装置带动风扇转动，从而使机械风扇成为了现实。故宫博物院藏清乾隆时期的红木人物风扇钟（图2）就有类似特点。该钟由上中下三部分组成，下部为箱座，内可放物品；中部为时钟，通过发条转动可带动指针计时；上部则为手持桃形扇子的童子及立于童子背后的大风扇。当时钟走动时，带动童子上下挥动扇子，并带动大风扇水平转动，在夏天可产生较好的清凉效果。故宫博物院现藏类似功能自鸣钟数台，大都为乾隆时期制作，这与乾隆帝支持创新的思想有着密切联系。
图2 内务府造办处造红木人物风扇钟（清乾隆）
乾隆帝还鼓励运用机械动力来制造大风扇。圆明园四十景之水木明瑟殿（图3-图4）在清代就是三间大风扇房，为清帝避暑的场所。水木明瑟殿初建于雍正五年（1727），原名为“耕织轩”。后来乾隆亲自指导，引入西方水法将其改造成风扇房。乾隆在九年（1744）所作御制诗《水木明瑟·调寄秋风清》里，表达了“用泰西水法引入室中，以转风扇，泠泠瑟瑟，非丝非竹，天籁遥闻”的感受。在这里，“泰西水法”主要是指古希腊科学家阿基米德发明的螺旋式水车，又称“龙尾车”,其基本原理是利用内部轴的旋转来带动螺旋叶的反向旋转，并使得水不断提升，以提供风扇转动的动力；“泠泠”是指水声的清澈盈耳，“瑟瑟”则是指林间树叶在刮风时的轻微声响。利用流水产生机械动力，使得殿内的风扇自动运转，不仅解决了人力的耗费问题，而且水声潺潺中还伴随习习凉风，营造出绝佳的避暑意境。
图3 圆明园四十景之水木明瑟
图4 水木明瑟遗址
不难发现，雍正父子“发明”的风扇均与当时的手摇风扇在动力上有着明显区别，反映出清代帝王希望获得更好解暑效果的愿望。不仅如此，乾隆帝鼓励在当时较为发达的科技手段在风扇的制作中进行运用，这在一定程度上对机械动力学的发展起到了积极作用。
《故宫古建文化漫谈》在线直播（24）：雍正夺权与痴迷祥瑞
内容：《故宫古建小兽像》，共24讲
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类型：免费公益讲座+交流
性质：历史、文化、艺术、旅游
时长：每次直播时间约20分钟，含15分钟讲座和5分钟交流
第24讲：雍正夺权与痴迷祥瑞
直播时间：直播时间：2020年8月16日（周日）晚8:00
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