在炎热的夏天，现代人经常在室内使用空调或电风扇散热。在古代，生产力水平相对落后。紫禁城的皇帝们在室内降温的主要方式是使用手扇。由于普通手动风机产生的风力和人力消耗较小，一些皇帝希望对其进行改进，甚至亲自指导机械化风机的设计。雍正和乾隆是典型代表。

雍正“发明”扇形图

雍正皇帝的日常生活和办公场所是阳信殿。炎热的夏天常常使雍正难受。他认为普通的手动风扇无法满足室内制冷需求，于是命令制造办公室制造“机械化”风扇。根据清宫内务厅档案中雍正二年（1724年）的“杂务”记录，雍正皇帝于雍正二年5月25日下令制作一把扇子。风扇是一个楠木框架和铁芯，上面安装了六个羽毛风扇，但使用方式仍然是手动的。与普通手动风机相比，该风机的创新之处在于，手动旋转风机手柄时，可同时驱动六台风机旋转，风效优于普通风机。保德大夫送扇子时，雍正皇帝并不十分满意。他下令改进风扇，要求稍微降低风扇的高度，并用一把大羽毛扇替换了小羽毛扇。分析表明，雍正皇帝坐在办公室里，降低风扇的高度以接受冷风，而大羽扇产生的风更多，冷却效果更好。

雍正二年6月8日，制造局将改良后的扇子赠送给雍正皇帝。雍正认可了扇子的风格，但认为服务人员在屋里转动扇子时会出汗并产生异味，所以他提出了制作拉绳扇子的想法，即在扇子手柄上加一根拉绳，在养心堂东暖亭的后檐墙（北墙）开一个开口，拉绳沿着洞口伸出来。服务人员将绳子拉到屋外，驱动风扇叶片旋转并产生风。为了防止冬天北风吹进洞里，雍正要求制造办公室在冬天再做一块木板来堵住洞。7月5日，总经理张启林提交并完成了拉绳风机。共制作了两把扇子，一把在养心堂的东暖亭，一把在西暖亭。雍正对此表示满意，并开始使用这把扇子。虽然雍正“发明”的拉绳风机仍然是手动操作的，但其风力是由绳索驱动的风机叶片旋转产生的，风机叶片的数量比普通的握手多，因此风力相对较大，冷却范围更广。

红木数字扇子钟（清代乾隆）

雍正的四儿子乾隆对自动扇子非常感兴趣。据清宫制造所档案馆记载，乾隆二年（1724年）的“编钟”，6月13日，乾隆皇帝命令在制造所工作的法国耶稣会士沙如玉制作一个带有“自动风扇”的编钟。11个月后，带有“自动风扇”的自鸣钟完成。其特征是在钟的上部安装风扇，当钟驱动内齿轮旋转时，通过牵引装置驱动风扇旋转，使机械风扇成为现实。清朝乾隆年间故宫博物院收藏的红木人物扇钟也有类似的特点。时钟由上、中、下三部分组成。下部为箱式座椅，可放置物品。中间部分是一个时钟，它可以通过弹簧的旋转来驱动指针指向时间。上部是一个男孩，手里拿着一把桃形的扇子，后面站着一把大扇子。当时钟移动时，它驱动男孩上下摆动风扇，并驱动大风扇水平旋转，在夏天可以产生更好的冷却效果。故宫博物院内有几款功能相似的编钟，大多制作于乾隆时期，这与乾隆皇帝支持创新的思想密切相关。

乾隆皇帝还鼓励使用机械动力制造大型风扇。水木明色堂是圆明园的40个景点之一，是清代的三个风扇房，是清朝皇帝的避暑胜地。水木明色堂始建于雍正五年（1727年），原名“耿之轩”。后来，在乾隆本人的指导下，他引进了西方的水法，把它改造成了扇形小屋。乾隆九年（1744年）御诗《清水木·送秋风》中，表达了“将太溪水法引入室内转扇，清凉沙沙，无丝无竹，天籁悠远”的感觉。这里的“德西水法”主要指古希腊科学家阿基米德发明的螺旋式水车，也被称为“龙尾”。其基本原理是利用内轴的旋转带动螺旋叶片反向旋转，使水不断上升，提供风机旋转的动力。“铃铛”指的是清澈宜人的水声，“沙沙”指的是风吹来时林中树叶发出的轻微声音。利用自来水产生机械动力，使大厅内的风扇自动运转，不仅解决了人力消耗的问题，而且在潺潺的水声中吹来凉风，营造了一种美好的夏日气氛。

不难发现，雍正父子“发明”的扇子与当时的手动扇子有显著不同，反映了清朝皇帝想要获得更好的避暑效果的愿望。此外，乾隆皇帝还鼓励在当时的扇子生产中使用更先进的科技手段。

（转载自《科普中国》