為什麼磁鐵只吸某些金屬,但地球引力什麼都能吸?

2020-12-03 火星科普

簡單來說,這與兩種力的作用機理有關。

首先,磁鐵不只是吸鐵,還能吸引鈷和鎳等鐵磁性金屬。不過,能被磁鐵吸引的金屬確實很少。之所以磁鐵會選擇性吸收某些金屬,這與金屬的原子結構有關。

原子核及其外圍電子的自旋、以及電子在軌運動都存在磁矩,原子中的各種磁矩的矢量和就是原子的淨磁矩,或稱原子磁矩。如果原子中的各種磁矩大致取向是一致的,即原子磁矩的有序度很高,那麼,由此會產生很強的磁場,這種物質即為磁鐵。

諸如鐵、鈷和鎳等金屬,它們的磁矩不會完全抵消掉,存在一定的淨磁矩。於是,這些金屬會在原磁鐵產生的磁場中會被磁化成磁鐵,它們就會通過電磁力與原磁鐵互相吸引。而其他的金屬原子磁矩幾乎完全抵消掉,所以它們不會被磁化,這樣也就不會被磁鐵吸引。

而引力則不同,牛頓的萬有引力定律表明,只要物體具有質量,哪怕是微小的細菌和病毒,都會受到地球引力的吸引。

如果從愛因斯坦的引力理論,即廣義相對論的角度來看,有質量的物體能夠壓彎空間,身處其中的任何東西都會沿著被彎曲的空間運動,於是表現出了引力作用。

最後,需要說明的是,電磁力作用也是非常廣泛的。如果把磁鐵和其他無法被磁鐵吸引的金屬放在一起,它們之間其實也存在電磁力作用,只是比較微弱罷了,但要比它們之間的引力作用更強。在四大基本自然力中,引力的相對強度最弱,只有電磁力的一萬億億億億分之一(即1除以10的36次方)。

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