磁鐵會吸引鐵，這是一種眾所周知的現(xiàn)象,，相信大家都曾經嘗試過用磁鐵去接近其他的金屬,，看看磁鐵能不能對其產生吸引力,，然而“實驗結果”往往是令人失望的，因為金,、銀,、銅這些常見的金屬，根本就不會被磁鐵吸引,。

金銀銅鐵都是金屬,，為什么磁鐵只會對鐵產生吸引力呢？這需要從原子的內部構造講起,。

我們知道,，原子是由原子核以及電子構成，其中原子核帶正電,，并且存在著自旋,，而電子帶負電，并且電子在自旋的同時還會在原子核外的空間中運動,，根據(jù)麥克斯韋方程,，變化的電場會產生磁場，因此原子核和電子就會產生微小的磁場,。

相對而言,，電子產生的磁場強度比原子核高得多，一般都可以達到1000倍,，因此一個原子能不能在整體上表現(xiàn)出磁性,，其實取決于原子內部的電子所產生的磁場在疊加之后的效果。

在原子的內部,，電子的排布是非常有規(guī)律的,，我們可以將其簡單地理解為，原子核外存在著若干個“殼層”,，越接近原子核的“殼層”,，其能級就越低，而電子總是會趨向于填充能級更低的“殼層”,。

每一個“殼層”都只能容納特定數(shù)量的電子,，所以當最低能級的“殼層”填滿之后，其余的電子就會去填充其外側的“殼層”,，如果這一層也填滿了,，其余的電子就只能去填充更外側的“殼層”……

根據(jù)量子力學的描述，在填滿電子的“殼層”之中,，電子總是會成對地排布,，但由于“泡利不相容原理”的限制，它們不被允許處于完全相同的狀態(tài)，在這種情況下,，它們所產生的磁場方向就是相反的,，其疊加效果就是“互相抵消”。

因此可以說,，如果一個原子想要在整體上表現(xiàn)出磁性,，其最外面的“殼層”就不能是滿電子狀態(tài)，而在已知的眾多元素中,，只有一部分才能滿足這個條件,，比如說元素周期表中的“過渡元素”（transition elements）。

可以看到,，金（Au）,、銀（Ag）、銅（Cu）等金屬元素與鐵（Fe）一樣都是“過渡元素”,，那為什么偏偏只有鐵會被磁鐵吸引呢,？我們接著看。

當鐵原子形成晶體的時候,，相鄰鐵原子的電子之間會存在著一種被稱為“交換交互作用”（exchange interaction）的特殊量子效應,，其產生的效果就是：使相鄰鐵原子的磁場方向按照大致相同的方向排列。

由于這種量子效應只能使原子磁場的方向“大致相同”,，因此如果鐵原子的數(shù)量太多,，它們就只能形成一小塊一小塊的“原子磁場方向基本一致”的區(qū)域，這種區(qū)域就被稱為“磁疇”（Magnetic Domain）,。

實際上，常見的鐵質物品都是屬于“原子數(shù)量太多”這樣的情況,，畢竟鐵原子實在是太小了（區(qū)區(qū)1立方厘米的鐵塊里包含的鐵原子數(shù)量就有大約8.5 x 10^22個）,，所以我們可以簡單地認為，常見的鐵質物品中其實包含了大量的“磁疇”,。

在絕大多數(shù)情況下,，大量的“磁疇”聚集起來，各個“磁疇”的磁場方向在整體上并不能保持一致,，于是它們的疊加效果就會“互相抵消”,，所以常見的鐵質物品通常也不會表現(xiàn)出磁性。

但“磁疇”有一個重要的特點,，那就是它們的磁場方向很容易受到外界磁場影響,，因此在鐵質物品接近磁鐵的時候，其內部的眾多“磁疇”的磁場方向就會因為受到磁鐵磁場的影響而變得“整齊劃一”,，進而在宏觀層面上表現(xiàn)出磁性,，這也被稱為“磁化”。

在被“磁化”之后,，鐵質物品和磁鐵之間就會發(fā)生電磁相互作用,，并因此而相互吸引,，于是就出現(xiàn)了“鐵會被磁鐵吸引”這種現(xiàn)象。

除了鐵,、鎳,、鈷等極少數(shù)元素之外，其他的絕大部分“過渡元素”（包括金,、銀,、銅在內）在形成晶體的時候，都不會存在“交換交互作用”這種量子效應,，因此在這些元素構成的金屬之中,，各個原子磁場的方向都是雜亂無章的，于是這些原子磁場的疊加效果就出現(xiàn)了“互相抵消”,，從而在宏觀層面上不表現(xiàn)出磁性,，也就不會被磁鐵吸引了。

好了,，今天我們就先講到這里,，歡迎大家關注我們，我們下次再見,。