小小鹅毛笔为什么雄霸欧洲千多年，现在钢笔仍无法超越其基础技术
前言：本文不是记录历史事，物的文章，而是科普文章。
1.重点说明羽毛笔的独特之处和优点。
2.透彻解释：羽毛笔的书写原理。
羽毛笔是中世纪到19世纪欧洲最流行的，最通用的一种书写工具。
大约从公元600年到19世纪的1300多年时间里，欧洲各国中的所有历史记载，人文，科学、历史、数学、医学、商业及各学科著作都是靠这小小的羽毛笔记算和书写出来的。
羽毛笔取材方便（大部分是从家养鹅身的翅膀上取材），造价不高，经济适用。
当然羽毛笔的出现是在欧洲羊皮纸和较高质量纸出现后，书写条件大大改善之后，才得以大量使用的。之前用的粗糙草纸上是无法用羽毛笔书写的。
在羽毛笔出现之前，欧洲很长时间是用芦苇秆做笔粘墨水来书写的。
羽毛笔相对于同时期世界其它地方使用的各种笔，有很大的先进性能，其在耐磨性，书写时间，书写质量都要高于大多数当时的其它书写工具。
18世纪英国最伟大的科学家牛顿一生正值羽毛笔使用的顶峰时期。
牛顿早期潜心数学，天文、物理学的研究，有人估计：牛顿一生有超千万字的演算，推理，和文字工作全部是用小小的羽毛笔来完成的。牛顿留下的著作总计超过140万字（包括后期后Shen 学著作），所有这些都是出自小小的羽毛笔。
鹅毛笔（仅仅作示意图，笔尖不同）
本文的重点不在于追溯羽毛笔的历史和羽毛笔使用过程，而是在对羽毛笔的物理原理进行详细的分析，从而得出其为何有如此优异的书写功能（相对古代同期社会）。
1.羽毛笔的制作
羽毛笔的制作基本上是用大的飞鸟，或者是家禽类翅膀的羽毛来制作的。
常见的是鹅毛较多。
第一个最关键的过程就是去油脂过程。
因为羽毛根部羽管如果是没有把表层油脂去掉，不利它粘墨水和内部进墨水。
所以要经过除油脂过程，大至经过：热炒、烘烤或者阳光下晒一段时间，等时效处理之后。
让羽管干燥，羽管表面的油脂干硬后，清除羽管里面的关联物质之后才开始做笔。
也有用热沙的方法干燥羽管的，就是将羽毛的羽管裸露部分插到高温的沙子里面（150-160度），放置15到20分钟后取出自然冷却即可。
第二步：去油脂过程完成之后，就可以进入至羽毛笔的制作阶段：就消笔尖，就是把笔尖削成近似现在钢笔尖的样子。
同时在削好的笔尖中部开一个细槽子，细槽一直开到笔尖顶部（笔尖被槽子分成2部分，和现在钢笔尖相似）。
然后在细槽靠近根部的地方打个圆孔。再抛光一下，一支羽毛笔主要工作就算成了。
羽毛笔通常书写流畅，字迹漂亮，尤其在欧洲，在当时用的比较精致的羊皮纸上写出的字很漂亮。
- 羽毛笔为什么可以书写，而且书写效效果好。
羽毛笔的结构图
首先看看上面的附图：在图中笔尖的有个细槽，由于毛细作用的原因，墨水会不断的从羽管内部储墨水的地方流向笔尖。
在你写字时，笔尖前面墨水被纸带走，后面就不断补充墨水，写出字迹连续，流畅，不间断。当你稍用力后，小槽变宽，墨水流出量大，这时，槽根部的圆孔起暂时储墨水作用，不至于大量墨水流到笔尖，造成笔迹不均匀，影响书写的美观。
我们看上图的右边：右边是破开了的羽管前端里面的剖视图。当写作者把羽毛笔尖全部放到墨水里之后，这里面会自动吸一部分墨水进去。
储在里面的墨水在表面涨力作用下，不会从羽管根部流出，只有通过笔尖中间槽的毛细现象，才有机会流到笔尖。
由此可见，当时人们做这个羽毛笔还是有科学的根据的。
在公元600百年左右，欧洲人就知道利用毛细现象和表面涨力的物理现象来做羽毛笔。
而且由于羽毛管是蛋白质占多，它耐磨性比很多材料要好。
除了没有现代的钢笔那么经久耐，它比这之前的芦苇笔要强很多。
而且书写效果好，墨水流出均匀，这些优点是在它之前任何一种书写工具所没法比的。
中国同时代的毛笔和它比也有一定的不足。中国的毛笔对于人手的熟练程度和人手依赖程度要高很多。羽毛笔，对于人手的是熟练程度要求不会苛刻，也不要求有很高的技巧。
从上面内容我们可以看到，羽毛笔的所有优势和功能都得益于“毛细现象”，大家可能今常听说“毛细现象” 。
那到底什么是毛细现象，为什么会产生毛细现象，可能某些朋友还没有真正注意过这些方面。
- 从宏观和微观详细说说“毛细现象”到底是什么。
先看下面图1：在图1里面左边一个大杯子”A”连着一个细管，再通过细管和右边的一个高细管“B”连接， 同时在玻璃管”A”中间也插一个更细的玻璃管“C”。从图中可以发现右边的较大一点的细玻璃管“B”水位会上升（比A里面的水位高），同时，更细的玻璃管“C”内的水位会上升得更高。
这个实验明显的就是毛细现象。
图中：3.1.管”C”的水位上升得更高，是因为毛细现象中，细管内的水位上升高度和管的内半径成反比。
毛细现象解释图
3.2. 图中“C”旁边有段文字指：毛细现象的形成是因为:
a.管内四周的水沿内壁上升，位比中间高.
b.水的表面张力和水分子与杯壁分子共同作用下，将管内的水往上拉。
这里面有需进一部解释的地方：上面说到，毛细现象是水“表面涨力”和水分子与杯壁的”综合作用“，产生的。
那么：3.2.1.”表面涨力”又是什么，它是怎么产生的，它又是怎么起作用的。
3.2.2.什么是水分子和杯壁的综合作用，”综合作用”又是什么，是因为什么原理会拉动四周杯壁的水的呢。
首先看，表面涨力是怎样起作用，怎样把水上拉的。
先看下面的图2：
表面涨力对毛细现象的作用
由于液体四周高，中间低，形成个凹弧形，但是，表面涨力是一直存在的，不管你管内水的表面是平的或是凹弧形的。
而且，表面涨力永远是把液体表面往最小面积的趋势方向拉。平面，一定比凹面的面积小，所以表面涨力一定会把凹面拉到是平面为止，这样就把管内的水拉上来了，直到新的压力平衡为止才不上拉。
3.2.3.这里又引申一个新的问题，表面涨力在这里面作用那么关键，那表面涨力又是什么，它是怎么来的，是不是每种液体都有表面涨力。
为了解释这个，我们先看下面的图3：
液体表面张力的微观解释
在图3中，首先在杯中间取一水分子”A”进行受力分析，假设图中A外的圆圈范围内的分子的吸引力都对分子A有效，那么分子A的受力情况就是这个球内所有分子对它作用力的矢量和。而据水是均匀介质的原因，在这个圆圈范围内（球型）分子分布是均匀的，这样分子A受到的所有分子拉力矢量和应为“零”，即：分子A处于受力平衡状态，没有沿任何方向运动的趋势。
再来看看，取靠近水表面的水分子“B”，的受力情况，基于和分子A的同样受力性质，在分质B中心线（红色中心线）两边非剖面线区域，此处两边受力是相同的，矢量和为零。也就是说，如果仅仅是受这些区内力的作用，分子B应该是静止的，没有运动趋势。
但是分子B再看上下两个小半球区域的受力情况，此时就明显不同了，绿色“半球”区域已经出水面，里面没有水分子，只有非常稀少的空气分子，这些分子对水分子B的拉力要远小于下边红色“半球”对分子B的拉力。因此，水分子B就受力不平衡，有被拉入水内的趋势存在，在水的近表面有大量类似B处于的受力状态，因而是形成一个表面的轻微内凹（被向內拉），这就是表面涨力的作用效果。
现在清楚了什么是表面涨力，及作用原理，
4.那毛细现象是除了表面涨力，还有一种：水分子和杯壁内杯子里的分子共同作用的结果，这个共同作用，又是什么呢。
我们来看图4：
液体分子和杯壁界面固体分子的综合作用也是毛细现象形成的主要原因
在此图中取3个分子来分析，当杯壁分子“F”对沿壁水分子“H”的拉力大于水内分子”G”对沿壁分子“H”的拉力时，边沿的水就被往上拉（此处仅拿浸润液体讲解），这就是所谓边沿分子和杯壁分子的综合作用。
（说明：这仅仅是对这个边沿分子综合作用非常简化的，非常直接的解释，实际作用是多方向的，受力情也是很复杂的，其数学计算较复杂，这里不去长篇的说明了。）
从上面的分析，我们对毛细现象就有个较清楚，明确的理解。也容易理解一千多年前欧洲人发明羽毛笔好用，书写漂亮的原因（在较好的纸张上）。
其实，欧洲人的这项发明算是了不起的发明（甚至可以说伟大发明），要知道，这是他们是在公元500年左右发明的（具体时间不详，具体发明人这不详）。
在1500年后的今天，我们的钢笔还是在利用毛细作用的物理原理来实现写字的，
这和1500年前欧洲人用的羽毛笔是同一物理原理。即，现在的钢笔，在基本物理原理上并没有超越千年前的羽毛笔。
5.实际上，在我们平常的生活中，很多都是毛细原理在起作用。
如下图，我们可以做一个有趣的实验：
用湿润土地进行实验
在一块湿润的土地上，分别做出2个凹坑，其中一个坑是用脚踩出来的，一个坑是用铲子轻轻铲出来的。
过一会而，你会发现：用脚踩出来的坑里会有一定量的水，
而用铲子铲的坑里面却看不到水。
这是为什么呢。
因为用脚踩出来的坑，下面的土都被踩紧了，紧集在一起的土壤中，会新产生许多毛细小管，因此产生毛细现象，把土里面的水都吸出来了。
再例如，生活中看到，新建的房子，地面怎会总是潮湿，甚至离地面有一定高度的墙壁也会潮湿，这是因为地面建房是被打紧，产生许多毛细管，通过毛细现象，把地下土中的水都吸上来了，紧接上面的是水泥或砖，那里面更多的毛细管，更甚的毛细现象在砖和水泥上产生，所以新房的地面和强壁往往会潮湿。
还有，我们农民朋友都知道：农村庄稼地，是要隔一定时间就翻土的，为什么，因为不翻土，土会越来越紧，土里毛细管越来越多，把地里的水都吸到地面来了，太阳一晒就蒸发了，慢慢土地就干了，庄稼也会干死。
庄稼地里定期翻土，是为了破坏土里的毛细管，减少水份流失
翻土地，可以松土过程中，把大量已自然形成的毛细管锄断，
阻断地里的水被吸到地表，减少水分蒸发。
还有，为什么庄稼地不能踩，因为人踩多了，地紧了，就会产生毛细现象，地里的水就会被吸到地表面蒸发掉，庄稼就会干死。
蔬菜地不能随便踩，要保持土地松蓬状态。
从上面例子可以看出，毛细作用是个很有用的物理现象，它不仅在书写的笔上很有应用价值，
而且在农业生产，房屋建筑，甚至特种材料，工业生产等等许多方面都有利用价值。