大多數人最初領略到物理的魅力，都是從(cong) 吸鐵石開始的，從(cong) 小我們(men) 便接觸到了這種有趣的“石頭”，學會(hui) 了用這種“石頭”來鑒別麵前的金屬是不是鐵質的，可是為(wei) 什麽(me) 這個(ge) 世界上隻有能夠吸鐵的“石頭”，卻沒有能夠吸銅和吸鋁的石頭呢？

吸鐵石又稱為(wei) 磁鐵，但其實它既不是石頭，也不是純粹的鐵質物體(ti) ，一般的磁鐵中還會(hui) 含有很多其它物質，在物理學上，我們(men) 將磁鐵稱之為(wei) “永磁”，顧名思義(yi) 就是一種在常溫下永遠能夠表現出磁性的物質。永磁能夠表現出磁性，而其它未能表現出磁性的物質並不等於(yu) 就沒有磁性，從(cong) 本質上來講，世界上所有的物質在微觀層麵都是具有磁性的，為(wei) 什麽(me) 這麽(me) 說呢？這就要涉及到磁場的本質了。我們(men) 知道，電磁同源，所以要說磁，就不能不說電，而電子就是磁場產(chan) 生的最初源頭。

世界上的所有物質，鐵也好、銅也罷，都是由一個(ge) 個(ge) 原子所組成的，而一個(ge) 原子的結構大體(ti) 可以分為(wei) 兩(liang) 部分，即原子核與(yu) 核外電子。

以鐵原子為(wei) 例，在原子核外就有26個(ge) 電子分層排布，並圍繞原子核運動。那麽(me) 電子為(wei) 什麽(me) 要圍繞原子核運動呢？因為(wei) 在原子核之中有質子，而質子帶正電，而核外電子是帶負電的，根據同性相斥、異性相吸的原理，原子核外的電子便與(yu) 原子核緊密地結合在了一起，於(yu) 是一個(ge) 完整的原子就形成了。

由於(yu) 原子核內(nei) 帶正電的質子與(yu) 原子核外帶負電的電子數量相等，相互抵消，所以普通的原子都是不帶電的，而一旦因為(wei) 某種原因，少了或多了一個(ge) 電子，那麽(me) 原子則會(hui) 成為(wei) 帶電的離子。雖然普通的原子是不帶電的，但原子內(nei) 的電子卻實實在在擁有電荷，有了電荷，周圍就一定會(hui) 存在電場。

既然有了電場，想要把磁場弄出來就很容易了，隻需要讓帶電的粒子動起來就可以了，而事實上，無論是電子還是原子核都沒有一刻的停歇，始終處於(yu) 運動之中。

電子存在著一種被稱為(wei) “自旋”的運動，而電子的高速自旋就必然會(hui) 產(chan) 生磁場，這就是為(wei) 什麽(me) 我們(men) 說所有的物質在微觀層麵都是具有磁性的。有趣的是，雖然在微觀層麵，物質都具有磁性，但是在宏觀層麵，能夠表現出磁性的物質卻極為(wei) 有限，在自然界之中，隻有鐵、鈷和鎳等少數幾個(ge) 金屬物質具有天然磁性。為(wei) 什麽(me) 會(hui) 這樣呢？物質雖然都是由原子構成的，但不同的物質，原子的排布結構存在著極大的差異。我們(men) 可以這樣理解，大多數物質的原子排布方向都不是整齊而規則的，所以原子的磁性則發生了相互抵消，於(yu) 是由有磁性的原子構成的物質則沒有了磁性。

一種物質要想具有天然磁性，至少要滿足兩(liang) 個(ge) 條件，一個(ge) 是具有半滿的外層電子層結構，另一個(ge) 則是具有磁場同方向排成一列的晶體(ti) 結構。

別看隻有兩(liang) 個(ge) 條件，就足以將世界上大部分的物質篩除出去，於(yu) 是算下來隻有上述的幾種金屬物質可以滿足這兩(liang) 個(ge) 條件了。那麽(me) 為(wei) 什麽(me) 磁鐵可以將鐵吸起來呢？因為(wei) 在正常情況下，鐵塊內(nei) 部的磁性區域是隨機分布的，所以磁場相互抵消，不能直接對外顯示出磁性，而當磁鐵靠近時，出現了一個(ge) 外加磁場，在這個(ge) 外加磁場的作用下，鐵塊內(nei) 部的磁性區域方向則趨於(yu) 一致，於(yu) 是便對外顯示出了磁性，與(yu) 磁鐵吸附在了一起。

銅之所以不能被磁化，是因為(wei) 銅原子的電子殼層是充滿的，當它受到外部磁場作用時，會(hui) 產(chan) 生電子環流，使得自身的磁性與(yu) 外磁場方向相反，從(cong) 而表現出抗磁性，所以銅也是一種典型的抗磁性物質。

鋁與(yu) 銅不同，由於(yu) 鋁原子之中存在著一個(ge) 未成對的電子，所以在外加磁場的作用下，鋁原子會(hui) 順著外加磁場線的方向排列，從(cong) 而表現出順磁性。順磁性物質本身也是一種非磁性物質，但是其並非毫無磁性，如果使用精密儀(yi) 器進行測量的話，就會(hui) 發現在外加磁場的作用下，鋁會(hui) 依磁場方向出現非常微弱的磁化。總結一下，一種物質是否能夠被某種神奇的“石頭”吸起來，關(guan) 鍵就在於(yu) 這種物質是否能夠被磁化，而一種物質能否被磁化，取決(jue) 於(yu) 這種物質的微觀結構，這就是為(wei) 什麽(me) 世界上隻有吸鐵石，而沒有吸銅石和吸鋁石了。

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