雍正父子“发明”的机械风扇

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。

内务府造办处造红木人物风扇钟(清乾隆) 图片来源:故宫博物院影像资料库

雍正“发明”的风扇示意图

圆明园四十景之水木明瑟 图片来源:故宫博物院影像资料库

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。

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2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。

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。11个月后,带有“自动风扇”的自鸣钟制作完成。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。

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。

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。

(作者系故宫博物院研究馆员)

来源:中国科技网

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