1. 磁性对每个五年级的学生来说都很熟悉,但描述它可能会让最聪明的物理学家都感到困惑。
2. 以理查德·费曼为例。当被要求解释磁性时,他敦促他的BBC采访者“信其有”(视频)。在七分钟的敷衍之后,他终于说:“我真的无法很好地、任何一种方式来解释磁力,因为我无法用你们更熟悉的东西来理解它。”
3. 在放弃尝试之前,他确实花了短短几秒钟试图解释。这短短的几秒钟充满了过度简化:“[磁铁中的]所有电子都朝同一个方向旋转。”
4. 但除了费曼,谁还会比他更清楚并非所有电子都朝同一个方向旋转呢?
5. 而且它们实际上并没有在“旋转”。“自旋”只是物理学家对每个电子固有的微小南北磁极的称呼。这些磁极的取向定义了电子(某种程度上是想象中的)旋转的方向。
6. 为什么每个电子都有这些磁极?一旦我们找到答案,我们会立即通知你。
7. 这是我们所知道的。在一个原子中,每个电子通常与一个方向相反的电子配对,这样它们的磁力就会相互抵消。
8. 但是,如果某些电子不成对,它们就可以被诱导移动,使其磁极排列起来,从而产生净磁场。金属中电子的排列使得它们特别容易受到磁场的“同伴压力”影响。
9. DIY冰箱磁铁:将外部磁场施加到一些热金属上。将其冷却,使排列好的电子被冻结在原地。贴上你当地水管工的名片,然后——瞧!
10. 阴阳相吸,磁性关系。所有磁铁都有南北两极,异性相吸:北极寻找南极,南极寻找北极,北极寻找南极……
11. 你现在就站在一块磁铁上。地球的磁场是由其核心熔铁海洋中的电流产生的。这就是为什么指南针的北极指向……呃……为什么是北方?既然北极被南极吸引,你的指南针上的“北”箭头实际上是指向地球的南磁极,而它位于北方。明白了吗?
12. 而且地球的南磁极(也称为“北”)甚至不精确地位于地理北极。目前它位于北冰洋,靠近加拿大北部。
13. 更糟糕的是,它还在不断漂移,以响应地核中的电流。根据美国地质调查局的说法,它正以每年高达 35 英里的速度向西伯利亚移动。嘿,事情总会变化的。
14. 古代航海家依靠磁石(天然磁石)进行导航。
15. 磁石的来源是另一个磁性之谜。一些地质学家认为,当闪电击中富含铁的岩石时,它们就会形成。
16. 微生物、鸟类和其他一些动物体内含有磁性晶体,这使得它们能够确定方向。
17. 这也许就是为什么红海龟能在陌生的水域中迁徙 8000 英里,而人类却可能在寻找 Olive Garden 的洗手间时迷路。
18. 磁共振成像(MRI)机器产生的磁场强度是地球磁场的 60,000 倍,用于使你体内的氢原子振动;作为回应,原子会发出无线电波,这些无线电波被分析后会生成你体内器官的地图。
19. 使用一个糖块大小的传感器,来自美国国家标准与技术研究院的研究人员可以追踪人类心脏的磁场模式。
20. 信号很微弱,但好消息是,科学已经证明吸引力是可量化的。卡片上的这句话,霍尔马克(Hallmark)公司。













