磁铁为什么会有磁性？磁铁是怎么做出来的呢？

小时候玩吸铁石，看它“嗖”地吸起一串铁钉，觉得特神奇。但你想过没，为啥它叫“吸铁石”不叫“吸铜石”？你拿它去吸五毛硬币（铝的）或一分硬币（铜的），它理都不理。

这得从原子世界里电子的小舞蹈说起。每个原子里的电子都跟地球似的，一边绕着原子核转圈，一边自己还转着（科学家管这叫“自旋”）。

在铁、钴、镍这些金属里，电子转得特别整齐，像广场舞大妈动作统一，磁场一呼百应；而铜和铝的电子们各跳各的，磁场互相抵消，自然就“吸不动”了。 更逗的是普通铁块平时也不显磁性，因为它内部分成许多“小团伙”——磁畴。

每个小团伙内部电子步调一致，可小团伙之间磁场方向乱糟糟的，整体上谁也没法出头。一旦遇到外磁场，就像听到统一指令，所有小团队瞬间转向，整齐划一地对外展示磁性。

所以磁铁不是“生产”磁力，而是把铁块内部潜伏的磁性给“驯服”出来了。古人不明白这道理，把磁力当神仙法术，直到19世纪才发现是电子运动在撑腰。

盯着磁铁看，它安静得像块普通金属，可内里却在上演原子级的“团体操”。每个电子都像自带微型指南针，拼命想指向某个方向。但在多数材料里，这些“小磁针”互相较劲——你往东，我偏朝西，结果整体上啥磁性也显不出来。

唯独铁、钴、镍这几个另类，它们的电子能在微观社区（磁畴）里达成共识，齐刷刷指向同一方。当所有社区被外磁场说服统一步头，整块材料就变身强力磁铁。这就像原本吵吵嚷嚷的合唱团，突然被指挥家拎起来练，终于唱出了整齐的高音。

铜铝为啥不配合？铜原子的电子全是成双成对，自旋方向相反，磁场内部“自掐”，根本形不成合力；铝原子虽有“单身”电子，可它们组织能力太弱，外加磁场也带不动，只能表现微弱磁性。

所以吸铁石不吸它们，真不是偏心，而是原子内部“人员配置”决定的。最早的天然磁铁是磁铁矿，古人用它做司南。

20世纪人类开始“调制”磁铁配方，铝镍钴登场，1930年代诞生，耐高温但磁力一般，现在你爷爷的老收音机喇叭里可能还藏着它。

铁氧体扛起大旗，1950年代普及，便宜又抗造，家里冰箱贴、玩具马达全是它，别看灰扑扑像块陶瓷，却是全球用量最大的磁铁。

稀土磁铁横空出世，1960年代钐钴磁铁惊艳世界，高温下稳如泰山，卫星和导弹离不了它。1983年更狠的钕铁硼杀出，磁力碾压前辈，手机振动马达、电动车电机、核磁共振仪全指着它干活，江湖人称“磁王”。

造一块钕铁硼磁王可不简单，工人得把稀土金属钕、铁和硼按配方熔炼成合金，粉碎成比面粉还细的磁粉。若是烧结磁铁，就把磁粉倒进模具，在强磁场下压成毛坯，再塞进炉子烧结：温度得掐准到880℃-1080℃，误差大了磁性能就跳水。

最新工艺还讲究“晶界扩散”：像给磁铁做分子级美容，在毛坯表面涂重稀土粉末，高温下让稀土元素沿晶界渗入内部，形成“核壳结构”，把磁铁矫顽力（抗退磁能力）提上去。工程师们边做边叹：“这玩意儿比做月饼麻烦多了，层数太多！”

你拿两块磁铁慢慢靠近，没碰着就感到吸力或斥力，这“隔空取物”的本事靠的是磁场传递。现代物理说磁力本质是电磁力，属于宇宙四大基本力之一。两块磁铁互动时，其实在疯狂交换“虚光子”。这些光子像看不见的传球手，在磁铁间来回传递电磁力。

同极相斥？那是光子说：“你俩离远点！”；异极相吸？光子又喊：“靠近些才够热乎！” 风力发电机里，钕铁硼磁铁组成核心永磁体，转速慢时照样发电，让风电成本直降。

核磁共振仪靠超导磁铁产生强大磁场，人体氢原子在磁场中“排队唱歌”，信号被捕捉成病灶图像。

上海磁悬浮列车浮起8毫米悬空飞驰，省掉摩擦能耗；电动车永磁电机效率超95%，油车发动机看了直叹气。硬盘里磁头在钕铁硼磁片上方纳米级飞舞，读写全靠磁矩翻转，存下你十年自拍不打烊。

科学家还在挑战极限：第四代Sm-Fe-N磁体实验室能量积冲上新高，用更少稀土造更强磁铁；智能材料让磁性能随温度压力“随机应变”；自旋电子学试图用磁子代替电子传数据，电脑功耗有望砍半。

从司南到人造太阳计划，人类对磁的痴迷已燃烧两千年。一块磁铁看似朴实无华，却是量子世界与宏观现实的奇妙交汇点。聊到这，下次接着聊。