眾所周知，磁石會吸引鐵，這是眾所周知的事情，想必很多人都曾試圖用磁石來接觸其他金屬，想要測試一下是否能夠吸引到它們，但“實驗結果”卻讓人大跌眼鏡，因為這些常見的金屬，比如金、銀、銅，都不會受到它們的吸引。

金、銀、銅、鐵同屬一種金屬，為何只有鐵才能吸引它？這要從原子的內部結構說起。

我們都知道，原子是由原子核和電子組成的，原子核有正電，有自旋，有負電，而且，當它們旋轉的時候，也會在原子核之外的太空中移動，按照麥克斯韋公式，當電場發生改變時，就會形成一個磁場。

相對來說，電子的磁場要比原子核更強，通常都是一千倍以上，所以一個原子之所以不能表現出全部的磁力，是因為原子中的電子與磁場的疊加。

原子內部的電子排列很有規律，我們可以把它理解成：原子核外面有幾個“殼層”，離原子核“殼層”越近，能量等級越低，而電子就會傾向於充滿較低能量的“殼層”。

每個“殼層”的容量都是有限的，因此在“殼層”被填滿的時候，剩餘的電子就會將外層的“殼層”填滿，而這個“殼層”也被填滿了，剩下的電子就會將外層的“殼層”填滿。

按照量子力學的說法，在充滿了“殼層”的電子中，電子始終是成對排列的，但是因為泡利不相容原則的制約，這些原子不能保持在同一水平，因此，它們所形成的磁場的方向正好相反，從而形成了“互相抵消”的效應。

所以可以這麼說，要使

一個原子

具有完整的磁力，它的最外層“殼層”就不可能處於完全的電子狀態，而在已知的眾多元素中，能夠符合這種要求的，也就是“過渡元素”。

如金（Au）、銀（Ag）、銅（Cu）等與 Fe相同的“過渡元素”，為何只有鐵才能被磁石所吸引？我們繼續往下看。

在鐵原子形成結晶的過程中，鄰近的鐵原子的電子間會有一種特別的量子效應，

叫作

“交換相互作用”，它的作用是：使鄰近的鐵原子的磁場沿同一方向排列。

因為量子效應只會導致“大致相同”的原子磁場，所以當鐵原子數目過多時，就會產生一片“原子磁場方向基本一致”的小區域，也就是所謂的“磁疇”。

事實上，普通的金屬物體都是“原子過多”，因為鐵原子的體積實在是太小了（一立方厘米的鐵塊中含有的鐵原子就是8。5×10^22），因此我們可以推斷出，普通的

鐵質

物體中含有很多“磁疇”。

在絕大部分情況下，由於“磁疇”數量較多，因此單個“磁疇”的磁場方向並不完全相同，因此產生的疊加效應會“互相抵消”，因此普通的金屬物體一般都沒有磁力。

但“磁疇”最大的特點就是其磁場的方向極易受外部磁場的影響，所以當鐵質物體靠近磁體時，其內部許多“磁疇”的磁場都會“整齊劃一”，並在宏觀上呈現出一種“磁化”的狀態。

在“磁化”後，鐵質物體與磁體會產生電磁場的作用，從而產生彼此的引力，從而產生“鐵會被磁鐵所吸引”的現象。

除了極少數的鐵、鎳、鈷以外，絕大多數的“過渡元素”（包括金、銀、銅）在結晶過程中都不會產生“交換”的量子效應，所以在這些元素組成的金屬中，每個原子的磁場都是不規則的，所以它們之間的磁場會產生“互相抵消”的現象，這樣就不會產生宏觀上的磁性，也就不會受到磁鐵的影響。