慧空居士是谁:为什么吸铁石只能吸铁钴镍几种元素呢？

它们是顺磁物质

抗磁、顺磁和铁磁

前面的讨论完全没有涉及到磁介质问题。安培的分子电流假设有助于说明物质的磁化现象。小磁体的磁场与环形电流的磁场类似，所以按照安培的假设，物质内部的分子犹如一枚枚小磁体，在通常情况下由于热运动，这些小磁体随意取向，因此物体并不显现磁性。当存在外磁场时，物体内部的这些小磁体由于受到磁场作用而趋向外场方向，因而便显示出磁性。

从现代物质结构的观点来看，安培的解释是有道理的，不过情况并不如此简单。我们现在知道，物质的磁性通常有三类：抗磁性、顺磁性和铁磁性。法拉第最早从实验上发现抗磁性。1846年他发现将一块铋移近强磁铁的磁极时，它会被推开。他于是把铋、钼、二氧化碳、氯化钠这一类物质称为抗磁质。原子中的电子绕原子核作轨道运动，因此整个原子核便像一只转动着的陀螺。外加磁场对轨道运动电子的作用力将使这只“陀螺”绕着外场方向产生一附加的进动运动。由于电子带负电，这种进动所产生的附加磁矩方向与外磁场方向相反，因而出现抗磁性。

与抗磁性物质的情况不同，若将一块顺磁质或铁磁质移近磁铁的磁极时，它将被吸引。物质的顺磁性和铁磁性起源于电子的“自旋磁矩”。现已发现，物质原子中的电子不仅存在轨道运动，而且存在“自旋”。与自旋运动相联系的磁矩叫做自旋磁矩或本征磁矩。实验还发现，不论在何种条件下电子的自旋磁矩总取一个恒定的值（9.3×10-24安培·米2）。不存在外磁场时由于物质中的这种磁矩取向任意，因而整个物体并不呈现磁性；在引进外磁场后，电子的自旋磁矩有转向外场方向取向的倾向，因而物体将在沿着外场方向发生磁化。

在相同条件下铁磁质的磁化程度会比一般顺磁质强成百甚至上万倍，这主要是由于铁磁质的“磁畴”结构。所谓磁畴，就是存在于铁磁质内部的“自发”磁化小区域，它的线度通常约为10-2—10-4毫米，其中约包含1015个原子。用显微镜可以观察到这种结构。在外磁场作用下，这种所含原子磁矩已完全定向排列的自发磁化小区域，将作为整体趋向外场方向，因而磁化效果非常显著。

通过前面的介绍我们知道，抗磁性来源于电子的轨道运动，顺磁性来源于电子的自旋。实际中发现，抗磁性是物质的一种普遍属性，或者说，任何物质都会呈现出抗磁性。这当然是可以理解的，因为任何物质原子中的电子都具有轨道运动。但是顺磁性却并非如此，许多物质并不呈现出顺磁性，虽然电子自旋磁矩也是普遍存在的。这个现象可解释如下：大部分物质中的电子常形成电子对，而成对电子的自旋磁矩方向由于某种量子效应原因恰巧相反取向，因而磁矩完全抵销。只有当原子中的电子数为奇数，或者由于某种原因电子对的磁矩并不相消时，物体才呈现出顺磁性。

最后我们还要指出，安培关于磁归结为电的想法只是在效果一致这一点上是正确的。粒子自旋磁矩的场与一小电流回路的场等效。但是粒子的自旋磁矩是否真的起源于内部存在的环形电流？这在目前还很难作出结论。例如电子的自旋磁矩与核子相比约大一千倍，但迄今实验上尚未发现它有内部结构。这种情况同样存在于u子。此外，如中子和中微子，它们是电中性粒子，但却都具有磁矩。在宏观现象中，例如地球、太阳及天体磁场的起源问题至今也尚未得到解释，都需要进一步加以研究。