我們看到周圍到處都是磁鐵;冰箱貼紙、磁性螺絲、磁頭、磁性玩闆、别針架等。大規模的應用包括用于在工業和廢料場搬運廢金屬的起重機。幾個世紀以來，磁羅盤一直被旅行者用來導航。想知道它是如何被發現的嗎。

根據希臘傳說，磁力首先是由一個名叫梅格涅斯的牧羊人發現的，他住在希臘的梅格涅斯尼亞。梅格尼斯在山上放羊。突然，他注意到他的手杖和涼鞋上的釘子都卡在了一塊石頭上。他的棍子和釘子裡的鐵都被磁性岩石吸引住了。這種石頭被命名為磁鐵礦，以牧羊人的名字或發現它的地方命名。由于其誘人的特性，它也被稱為磁石。

磁鐵礦是三種天然的鐵氧化物之一。它會被磁鐵吸引，很容易被磁化，形成永磁體。天然磁化的磁鐵礦塊被稱為磁石。

古埃及人開始使用磁鐵來玩把戲，通過适當的磁鐵位置使崇拜的物體漂浮在半空中。傳說，中國的皇帝用磁石建造大門，用磁鐵來拯救他的宮殿。金屬外殼被磁門吸引，阻止他們進一步移動。

科學家威廉·吉爾伯特(William Gilbert)在他的《磁鐵》(De Magnete, 1600)一書中提到了用鋼人工制造磁鐵的技術。他用了三種技術使鋼永久磁化:

• 用磁石沿特定方向從一端到另一端摩擦鋼針
• 在強磁力下高溫鍛造粉鐵。
• 讓熾熱的鐵棒在地球磁場中冷卻20年。該方法僅具有理論依據，未用于研究目的。

1820年，漢斯·克裡斯蒂安·奧斯特德(Hans Christian Orsted)發現了電磁學的概念。他觀察到，當給他的裝置供電的電池的電流開關時，指南針的指針會偏離磁北。

磁性起源于兩種類型的運動，1. 原子中電子的運動，電子在原子核周圍的軌道,類似于太陽系中行星的運動圍繞太陽,, 另一個是電子的自旋繞着它的軸, 類似于地球繞自己的軸旋轉。軌道運動和自旋運動分别給每個電子傳遞一個磁矩，使每個電子都像一個小磁鐵一樣運動。磁矩是由磁體在垂直于磁軸的單位強度磁場中所受的旋轉力定義的。在很大一部分元素中，電子的磁矩由于泡利不相容原理而抵消，該原理指出，每個電子軌道隻能被兩個自旋相反的電子占據。然而，許多所謂的過渡金屬原子，如鐵、钴和鎳，具有不能抵消的磁矩; 因此，這些元素是磁性材料的常見例子。在這些過渡金屬元素中，磁矩隻來自電子的自旋。然而，在稀土元素(元素周期表第6行以镧開頭)中，電子的軌道運動的影響沒有被抵消，因此自旋和軌道運動都對磁矩有貢獻。一些磁性稀土元素的例子有:铈、钕、钐和铕。除了過渡金屬和合金和稀土元素，也觀察到這些元素的各種各樣的化合物涉及磁矩。在常見的磁性化合物中有金屬氧化物。

物理學家對磁體的作用有一些了解。然而，一些潛藏在磁力之下的現象仍然無法得到科學的解釋。磁鐵到底是如何工作的?

像條形磁鐵中觀察到的那種大規模磁場，是由構成原子的帶電粒子自然輻射出的磁場産生的。通常，在任何物質的樣本中，電子的磁場指向不同的方向，相互抵消。當磁場都朝同一方向排列時，就像磁性金屬一樣，物體就會産生一個淨磁場。每個電子都會産生一個磁場，但隻有當它們都在一起時才會産生一個淨磁場。否則，人體中的電子會導緻每個人經過冰箱時都粘在冰箱上。

目前，物理學有兩種解釋來解釋為什麼磁場方向一緻: 一種是來自經典物理學的大尺度理論，另一種是被稱為量子力學的小尺度理論。

根據經典理論，磁場是圍繞在磁粒子周圍的能量雲，它吸引或推開其他磁性物體。但在量子力學的觀點中，電子發射出不可探測的虛粒子，告訴其它物體遠離或靠近。

盡管這兩個理論幫助科學家理解磁體在幾乎所有情況下的行為，但磁性的兩個重要方面仍然沒有得到解釋: 為什麼磁體總是有一個北極和一個南極，以及為什麼粒子首先會發射磁場。

我們隻是觀察到，當你讓一個帶電粒子運動時，它會産生磁場和兩極。我們真的不知道為什麼。它隻是宇宙的一個特征，而數學解釋隻是試圖通過大自然來得到答案。

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