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大多数人最初领略到物理的魅力，都是从吸铁石开始的，从小我们便接触到了这种有趣的“石头”，学会了用这种“石头”来鉴别面前的金属是不是铁质的，可是为什么这个世界上只有能够吸铁的“石头”，却没有能够吸铜和吸铝的石头呢？

吸铁石又称为磁铁，但其实它既不是石头，也不是纯粹的铁质物体，一般的磁铁中还会含有很多其它物质，在物理学上，我们将磁铁称之为“永磁”，顾名思义就是一种在常温下永远能够表现出磁性的物质。永磁能够表现出磁性，而其它未能表现出磁性的物质并不等于就没有磁性，从本质上来讲，世界上所有的物质在微观层面都是具有磁性的，为什么这么说呢？这就要涉及到磁场的本质了。我们知道，电磁同源，所以要说磁，就不能不说电，而电子就是磁场产生的最初源头。

世界上的所有物质，铁也好、铜也罢，都是由一个个原子所组成的，而一个原子的结构大体可以分为两部分，即原子核与核外电子。

以铁原子为例，在原子核外就有26个电子分层排布，并围绕原子核运动。那么电子为什么要围绕原子核运动呢？因为在原子核之中有质子，而质子带正电，而核外电子是带负电的，根据同性相斥、异性相吸的原理，原子核外的电子便与原子核紧密地结合在了一起，于是一个完整的原子就形成了。

由于原子核内带正电的质子与原子核外带负电的电子数量相等，相互抵消，所以普通的原子都是不带电的，而一旦因为某种原因，少了或多了一个电子，那么原子则会成为带电的离子。虽然普通的原子是不带电的，但原子内的电子却实实在在拥有电荷，有了电荷，周围就一定会存在电场。

既然有了电场，想要把磁场弄出来就很容易了，只需要让带电的粒子动起来就可以了，而事实上，无论是电子还是原子核都没有一刻的停歇，始终处于运动之中。

电子存在着一种被称为“自旋”的运动，而电子的高速自旋就必然会产生磁场，这就是为什么我们说所有的物质在微观层面都是具有磁性的。有趣的是，虽然在微观层面，物质都具有磁性，但是在宏观层面，能够表现出磁性的物质却极为有限，在自然界之中，只有铁、钴和镍等少数几个金属物质具有天然磁性。为什么会这样呢？物质虽然都是由原子构成的，但不同的物质，原子的排布结构存在着极大的差异。我们可以这样理解，大多数物质的原子排布方向都不是整齐而规则的，所以原子的磁性则发生了相互抵消，于是由有磁性的原子构成的物质则没有了磁性。

一种物质要想具有天然磁性，至少要满足两个条件，一个是具有半满的外层电子层结构，另一个则是具有磁场同方向排成一列的晶体结构。

别看只有两个条件，就足以将世界上大部分的物质筛除出去，于是算下来只有上述的几种金属物质可以满足这两个条件了。那么为什么磁铁可以将铁吸起来呢？因为在正常情况下，铁块内部的磁性区域是随机分布的，所以磁场相互抵消，不能直接对外显示出磁性，而当磁铁靠近时，出现了一个外加磁场，在这个外加磁场的作用下，铁块内部的磁性区域方向则趋于一致，于是便对外显示出了磁性，与磁铁吸附在了一起。

铜之所以不能被磁化，是因为铜原子的电子壳层是充满的，当它受到外部磁场作用时，会产生电子环流，使得自身的磁性与外磁场方向相反，从而表现出抗磁性，所以铜也是一种典型的抗磁性物质。

铝与铜不同，由于铝原子之中存在着一个未成对的电子，所以在外加磁场的作用下，铝原子会顺着外加磁场线的方向排列，从而表现出顺磁性。顺磁性物质本身也是一种非磁性物质，但是其并非毫无磁性，如果使用精密仪器进行测量的话，就会发现在外加磁场的作用下，铝会依磁场方向出现非常微弱的磁化。总结一下，一种物质是否能够被某种神奇的“石头”吸起来，关键就在于这种物质是否能够被磁化，而一种物质能否被磁化，取决于这种物质的微观结构，这就是为什么世界上只有吸铁石，而没有吸铜石和吸铝石了。

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