磁鐵為什么能吸鐵的東西，磁鐵為什么能吸到鐵的東西 _為什么

如果搞清了“磁鐵吸鐵”的微觀機制，那么，就等于找到了動力學的“統一方程組” 。

文章插圖

不過請牢記：磁鐵與磁鐵之間必須遵循一個重大法則：同極相斥，異極相吸 (Like repel and unlike attract) 。
磁鐵吸鐵的深層機制，目前沒有合格的解釋方案。得從“質子·電子·量子”三大基元粒子(簡稱三基元)說起。

這里的量子，是“場量子·光量子·引力子”的統稱，量子是空間(真空場)的基本單元。為簡化起見，本文的這三種量子不作區別。
根據電子湮滅方程規定：量子質量≡電子質量(m?)，量子引力勢能≡電子慣性勢能(m?c2) 。

文章插圖

磁性，源于基元粒子的光速自旋
根據粒子物理學常識，量子既是構成空間的基本單元，也是構造實體的基元物質。
根據電子湮滅反應：電子是光子急遽收縮的產物，光子是電子急遽膨脹的產物。

文章插圖

▲圖2. 三基元粒子的“陀螺自旋體”模型

磁性的微觀機制
本文把“三基元”看成“陀螺自旋體”模型，簡稱“基元陀螺”，見上面的圖2 。
基元陀螺皆以光速自旋，形成南北極。頂部有凹面錐的叫北極。底部有凸面錐的叫南極。
從上往下看，陀螺順時針旋轉，凹面錐的底部將灌入量子反彈出去，形成正壓強。
從下往上看，陀螺逆時針旋轉，凸面錐的頂部將空間量子分野開來，形成負壓強。
于是，陀螺南北極附近就有了“負壓差”，表現為“引力場”，或磁偶極矩，也叫磁性。
換言之，磁偶極矩即磁性，磁性來自南北極，磁單極子不存在，磁性來自負壓差。

文章插圖

▲電子·質子·光子，三大基元粒子，可以共用同一種“陀螺自旋體”模型。

電扇如同自旋體，電扇自旋有磁性：正面有正壓，負面有負壓。大家皆可琢磨這個實驗。
臺風如同自旋體，臺風自旋有磁性：頂面有正壓，底面有負壓，故有龍吸水與拔大樹。

文章插圖

▲電扇旋轉葉片，正面看上去是順時針旋轉的凹面錐，背面看上去是逆時針旋轉的凸面錐。

螺旋槳如自旋體，螺旋槳也有磁性：后面有正壓，前面有負壓，飛機吸上天、輪船吸向前。
電子自旋有磁性，頂部凹錐有正壓，底部凸錐有負壓，電子因有負壓差，電子才有真空場。
質子自旋有磁性，頂部凹錐有正壓，底部凸錐有負壓，質子因有負壓差，質子才有真空場。
光子自旋有磁性，繼承電子自旋體。光子必有真空場。光子必有引力場，光子才是場量子。

文章插圖

▲場，或電場、磁場、電磁場、引力場，都是場物質(即真空介質)，其基本單元叫場量子。

光子作為空間真空場的基本單元(或計算單元)，具有廣義磁性，所以才有吸收光譜。
質子含有正電子，電子與質子耦合，正負電荷相互切割磁力線，產生洛倫茲力與電磁場。
電子繞旋原子核，電子從近核點進動到遠核點進動，激發多頻場量子，故有多頻原子光譜。
電子磁力或場引力：F?=m?c2/r?...(1)，
電子固有引力勢能：E?=F?r?=m?c2...(2)
質子磁力或場引力：F*=m*c2/r*...(3)，
質子固有引力勢能：E*=F*r*=m*c2...(4)
光子磁力或場引力：F?'=m?c2/r?'...(5)，
光子固有引力勢能：E?'=m?'c2=hc/λ?...(6)

為什么“同極相斥·異極相吸”？
兩個磁鐵北極相遇會排斥(N斥N)，是因為北極有抵觸的正壓強，好比兩電扇迎接有斥力。
兩個磁鐵南極相遇會排斥(S斥S)，是因為南極有向背的負壓強，好比兩電扇背靠有斥力。
兩個磁鐵異極相遇會吸引(N吸S)，是因為北極正壓向與南極負壓向相同，一推一拉很默契。
電子與質子好比兩個磁鐵，中子≈質子+電子。質子攜帶1個正電子(e?) 。正電子的真諦是：
通常，電子(e?)，圍繞核電荷(Ze?)，總是南北極相向分布。故這個世界幾乎只有負電子。
但是，若電子投入反向磁場，南北極軸就可能顛倒過來表現為正電子。其實還是那個電子。
狄拉克過度類比鏡像對稱，預言反電子，安德森云室實驗“證實”反電子，都是陰差陽錯。
其實，自然界不存在宇稱對稱(即軸對稱或鏡像對稱)：反物質不存在，反軸向分布可以有。
反電子不存在，而正電子可以有。反質子不存在，而負質子可以有。反中子是天方夜譚。
強力的定義：基元粒子固有強磁力F=mc2/r，簡稱強力。電子/質子強力如方程(1)/(2) 。
就全自洽與可釋然的物理邏輯而言，強力是各種力的總根源，可是如何解釋這些問題：
為什么電子不易墜入原子核？為什么會有核子或分子之間的引斥力？為什么水星不會墜入太陽？強力是怎么弱化為極弱的萬有引力呢？
有兩個大邏輯，可以歸入物理公理集：
第一法則：獨立自由的排它法則，
粒子必須確保有足夠光速自旋簡并壓與轉動慣量不均衡導致的進動自由空間，以抵制外來碰撞而保持固有的內空間。
基元體積不可再壓縮，固有光速自旋不可輕易被破壞。這也說明，電子與質子極其穩定，極不輕易被縮小，極不輕易被解體。
第二法則：同斥異吸的節約法則。
同斥異吸，即同極相斥異極相吸。節約法則，也叫最小作用量原理，是自然界的普適規律。
1個或2個(或n個)自旋體，構成一個系統。該系統保持最低能態，沒有多余，此稱節約法則。
電子與質子構成原子，雖然各自強力很大，但由于相互吸引，原子勢能反而<<各自勢能和。
質子與質子構成原子核，由于兩個質子之間的同斥異吸效應，原子核勢能<<各自勢能和。
這就是電磁力<<強力，萬有引力<<電磁力、弱力(中子內電磁力)<<強力的原因所在。
可以推出：電弱力與強力統一方程：
F?=ke2/R2=K?(m?c2/R+m*c2/R)，即：
F?=ke2/R2=K?c2(m?+m*)/R...(1)
式(1)，K?是電磁力對強力的節約系數，簡稱“電強系數”，R是電荷的引力場半徑。
有：K?=ke2/c2(m?+m*)R...(2)，
也可推出，萬有引力與強力統一方程：
F?=Gm?m?/R2=K?c2(m?+m?)/R...(3)
式(2)，K?是萬有引力對強力的節約系數，簡稱“引強系數”，R是實體引力場半徑，
有：K?=Gm?m?/c2(m?+m?)R...(4)
可見，萬有引力既適合宏觀天體，也適合微觀大粒子，如原子、分子，但不適合亞原子。
參與零和博弈的敵對勢力構成的系統，總能量<<各自能量之和。有如兩虎相爭兩敗俱傷。
參與雙贏博弈的聯合勢力構成的系統，總能量<<各自能量之和。有如社會節約勞動原理。
即使是同性戀，也是因為個性基因之遺傳變異，本質上還是遵從雌雄相吸的自然法則。
為什么“磁鐵只吸鐵鈷鎳”？
顯然，三基元陀螺自旋體的負壓差，決定了它們真空引力場，具有普遍吸引的磁性。對于多粒子的實體，表現為萬有引力。
而且，磁鐵是實體，當然有真空引力場，表現出很弱的萬有引力之共性。

文章插圖

但是，磁鐵另有強磁性，完全覆蓋了原有的萬有引力。尤其釹鐵硼是普通磁力的800倍。
磁鐵，不僅吸鐵(????Fe)，還可以吸鈷(????Co)與鎳(????Ni)，這是因為它們原子結構極相似。
不妨把鐵鈷鎳及同位素統稱“類鐵元素” 。不排除磁鐵對25號錳元素(????Mn)有一定磁性。

文章插圖

【磁鐵為什么能吸鐵的東西，磁鐵為什么能吸到鐵的東西】釹鐵硼是基于Nd2Fe14B化合物的永磁鐵。釹Nd，可用部分鏑Dy鐠Pr其他稀土替代，鐵可用部分鈷Co鋁Al替代，硼用來形成四方晶體金屬間化合物，具有高飽和磁化強度，高的單軸各向異性和高的居里溫度。
就宏觀而言，質子數是強力的標志。鐵磁性是因為鐵原子質子的占有數與占比數之“雙占指標”尤其突出。觀察以下元素的雙占指標：
釩?1??V=45.1%，鉻?2??Cr=46.2%，錳????Mn=45.5%，鐵????Fe=46.4%，鈷????Co=47.4%，鎳????Ni=48.3% 。
可見，鐵鈷鎳的雙占指標最為接近，它們各自南北極的磁性，具有更好的匹配性。因此磁鐵對鐵鈷鎳具有顯著的強磁性。
就微觀而言，類鐵原子核子南北極排列的有序性最好，其節約效應最小。表現出強磁性。

文章插圖

地球是個大磁鐵，地核全是鐵，鐵元素占比最大，其次才是氧元素。地磁性與鐵磁性的解釋方案，是一樣一樣的。
結語
1. 萬物有磁性，與萬有引力是一個意思，其根源是電子·質子·光子，這三基元粒子，都是光速自旋體，都有南北極與負壓差，導致真空引力場。
2. 強力是萬有磁性的總根源。同斥異吸法則，導致多粒子系統有最低能態效應，極大弱化了強力疊加性。
3. 磁鐵的顯著磁性，是由于類鐵原子所含質子數占有量與占比值很接近而匹配，使得核子南北極排列有最好的有序分布。
Stop here 。物理新視野與您共商物理前沿與中英雙語有關的疑難問題。
磁鐵周圍存在磁場，磁場是一種特殊的物質，他把磁能存儲于磁場之中。而磁鐵吸鐵，就是因為鐵中也有小磁疇，可以很容易被磁場磁化吸引。磁鐵對鐵的吸引力，能量來源就是磁場。

文章插圖

一般情況下，有磁性的物質內部存在無數的磁距，這些磁距方向雜亂無章，相互抵消，從而使物質顯示不出來磁性。當通過外部磁場作用于此磁性物質時，外部磁場可以做功把磁性物質內部雜亂無章的磁距方向磁化為一致，從而使磁場疊加相互加強，最終使磁場外放。這就是磁鐵的誕生過程，磁鐵的磁場就存儲著磁能，可以通過磁力做功，有點類似于電場。