雍正父子“發明”的機械風扇

位於北京市中心的紫禁城是明清帝王執政與生活的場所。在炎熱的夏季，現代人往往通過空調或電扇的方式進行室內祛暑。古代生產力水平相對落後，紫禁城裏的帝王在室內納涼的主要方式則是手搖風扇。由於普通手搖風扇產生的風力小、費人力，於是有帝王希望對其進行改進，甚至親自指導機械化的風扇設計，雍正、乾隆父子就是其中典型的代表。

雍正帝日常居住、辦公的場所為養心殿。炎熱的夏天常常使得雍正苦不堪言，他認為普通的手搖扇子不能滿足室內降温需求，因而下令讓造辦處製作了“機械化”的風扇。根據清宮內務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，雍正帝下令做風扇一把。該風扇為楠木架子、鐵芯，上面安裝小羽毛扇六把，但使用方式仍為人工。與普通手搖風扇相比，該風扇的創新性在於，人工轉動其中扇柄的時候，可同時帶動六把扇子轉動，產生的風力效果要比普通扇子好。當郎中保德進呈做好的風扇後，雍正帝並不是很滿意，下令對風扇進行改進，要求稍微降低風扇高度，並把小羽毛扇換成大羽毛扇。分析認為雍正帝坐着辦公，降低風扇的高度便於接受涼風；大羽毛扇子則產生的風力更大，清涼效果更佳。

雍正二年六月初八日，造辦處將改進後的風扇進呈給雍正帝。雍正對風扇樣式比較認可，但又認為服務人員在屋內轉動風扇時會出汗，併產生不好的氣味，於是提出製作拉繩風扇的想法，即在扇柄上增加一根拉繩，把養心殿東暖閣後檐牆（北牆）開一個口子，拉繩沿着開的洞口伸出屋外，服務人員在屋外拽動繩子，使之帶動扇葉轉動，產生風力。為防止冬天北風從洞口刮入，雍正要求造辦處再做木板一塊，冬天堵塞洞口用。七月五日，總管張起麟進呈訖，拉繩式風扇做好，共做了2個，養心殿東暖閣、西暖閣各一個，雍正表示滿意，並開始使用這種風扇。儘管雍正“發明”的拉繩式風扇仍為人工操作，但是其風力由繩子帶動扇葉轉動產生，且扇葉數量比普通手搖數量多，產生風力相對更大、降温範圍更廣。

雍正的四子乾隆對自動風扇很感興趣。根據清宮內務府造辦處檔案之乾隆二年（1724）“自鳴鐘”記載，六月十三日，乾隆帝下令讓服務於造辦處的法國耶穌會士沙如玉製作帶有“自動風扇”的自鳴鐘一台。11個月後，帶有“自動風扇”的自鳴鐘製作完成。該自鳴鐘的特點在於，其上部安裝有風扇，且鐘的發條帶動內部齒輪轉動時，通過牽引裝置帶動風扇轉動，從而使機械風扇成為了現實。故宮博物院藏清乾隆時期的紅木人物風扇鍾就有類似特點。該鐘由上中下三部分組成，下部為箱座，內可放物品；中部為時鐘，通過發條轉動可帶動指針計時；上部則為手持桃形扇子的童子及立於童子背後的大風扇。當時鍾走動時，帶動童子上下揮動扇子，並帶動大風扇水平轉動，在夏天可產生較好的清涼效果。故宮博物院現藏類似功能自鳴鐘數台，大都為乾隆時期製作，這與乾隆帝支持創新的思想有着密切聯繫。

乾隆帝還鼓勵運用機械動力來製造大風扇。圓明園四十景之水木明瑟殿在清代就是三間大風扇房，為清帝避暑的場所。水木明瑟殿初建於雍正五年（1727），原名為“耕織軒”。後來乾隆親自指導，引入西方水法將其改造成風扇房。乾隆九年（1744）所作御製詩《水木明瑟·調寄秋風清》裏，表達了“用泰西水法引入室中，以轉風扇，泠泠瑟瑟，非絲非竹，天籟遙聞”的感受。在這裏，“泰西水法”主要是指古希臘科學家阿基米德發明的螺旋式水車，又稱“龍尾車”,其基本原理是利用內部軸的旋轉來帶動螺旋葉的反向旋轉，並使得水不斷提升，以提供風扇轉動的動力；“泠泠”是指水聲的清澈盈耳，“瑟瑟”則是指林間樹葉在颳風時的輕微聲響。利用流水產生機械動力，使得殿內的風扇自動運轉，不僅解決了人力的耗費問題，而且水聲潺潺中還伴隨習習涼風，營造出絕佳的避暑意境。

不難發現，雍正父子“發明”的風扇均與當時的手搖風扇在動力上有着明顯區別，反映出清代帝王希望獲得更好解暑效果的願望。不僅如此，乾隆帝鼓勵在當時較為發達的科技手段在風扇的製作中進行運用，這在一定程度上對機械動力學的發展起到了積極作用。