1、順磁性和抗磁性的原因 磁性是物質的一種基本屬性。物質按照其內部結構及其在外磁場中的性狀可分為抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性物質。鐵磁性和亞鐵磁性物質為強磁性物質，抗磁性和順磁性物質為弱磁性物質 （ 參考文獻1 ）。從上面的介紹看出，任何物質都會顯示磁性，并且物質從順磁性到反磁性、磁性從強到弱是逐漸變化的，沒有一個明顯的界限。物質的磁性到底是怎么產生的，本文就此觀點提出我自己的看法。一、現(xiàn)在的理論給人們帶來的疑惑1、順磁性：現(xiàn)在人們認為， 電子磁矩由電子的軌道磁矩和自旋磁矩組成。在晶體中，電子的軌道磁矩受晶格的作用，其方向是變化的，不能形成一個聯(lián)合磁矩，對外沒有磁性作用。因此，物質的

2、磁性不是由電子的軌道磁矩引起，而是主要由自旋磁矩引起。每個電子自旋磁矩的近似值等于一個波爾磁子。 是原子磁矩的單位。因為原子核比電子重2000倍左右，其運動速度僅為電子速度的幾千分之一，故原子核的磁矩僅為電子的千分之幾，可以忽略不計 。（ 參考文獻2 ）我認為上面這段論述是不合理的，我們都知道，原子是由原子核和核外電子組成，原子核又是由質子和中子組成， 原子核的體積約為原子體積的幾千萬億分之一,(半徑約為原子的十萬分之一 ).打個比方,原子相當于足球場那么大,而原子核則只有一只螞蟻那么大。（參考文獻 3）。電子的質量約為質子質量的1/1836 （ 參考文獻4 ）。 中子能夠通過衰變過程變成質子

3、、電子和反中微子， （參考文獻5 ）。從這些論述可想而知，電子的體積會有多大，電子的體積不會超過質子和中子體積的千分子一。即從電子的角度來看原子，原子就象是一個非常巨大的宇宙一樣。由于電子的體積很小很小，即使電子自旋產生的磁場較強，它影響的范圍必然很小很小，不可能影響到原子以外，因此電子自旋產生的磁場在宏觀上是顯示不出來的，如果能顯示出來，電子產生的磁場就強大的無法想象了。上面還提到原子核的磁矩很小，可以忽略，這個觀點我覺得也是錯誤的，人們現(xiàn)在只是從質量上去考慮對磁矩的影響，而把其它因素忽略了，比方說原子核的體積。我們知道質子的質量是電子的 1836倍，質子的結構中心又是空的，如圖 1。（ 參

4、看文獻6 ）。不僅質子的結構是空心的，中子和質子一樣，也是空心的，而且由質子和中子構成的原子核的結構又是空心的，如圖 2。（ 參考文獻7 ）。即原子的組成與結構如圖 3。從上面的示意圖中看出，原子核的體積比電子的體積不知要大多少倍。體積越大，產生的磁場對外影響的范圍必然越遠，因此其實 原子核具有很強的磁場 （參考文獻8）。從上面的分析看出，物質的順磁性不可能是由電子的自旋引起的，根據(jù)我的研究結果表明，恰恰是由原子核產生的磁場引起的。2、抗磁性：現(xiàn)在人們認為， 當磁化強度M為負時，固體表現(xiàn)為抗磁性。Bi、 Cu、Ag、Au等金屬具有這種性質。在外磁場中，這類磁化了的介質內部的磁感應強度小于真空中

5、的磁感應強度 M。抗磁性物質的原子（離子）的磁矩應為零，即不存在永久磁矩。當抗磁性物質放入外磁場中，外磁場使電子軌道改變，感生一個與外磁場方向相反的磁矩，表現(xiàn)為抗磁性。所以抗磁性來源于原子中電子軌道狀態(tài)的變化?？勾判晕镔|的抗磁性一般很微弱，磁化率 H一般約為-10-5，為負值。 （ 參考文獻9 ）上面說到，“外磁場使電子軌道改變，感生一個與外磁場方向相反的磁矩，表現(xiàn)為抗磁性?！边@個觀點與我的觀點相同，但是抵抗磁場必然會使內部能量升高，這并不符合普遍適應的能量最低原理，電子軌道為什么不調節(jié)成順磁性使其能量降低而要調節(jié)成與自身不利的抗磁性使其能量升高？我們必須回答出這個問題才有說服力。也許你會說這

6、是因為 抗磁性的基本來源是電磁感應。電磁感應是法拉第的重大發(fā)現(xiàn)：圍繞著隨時間變化著的磁通量，有感應電動勢(或即電場 )產生，故能在導線電路中產生電流或在大塊導體中產生渦流。這里感應電流所產生的磁場對感應起它們的磁場變化起著反抗作用，這就是楞次定律。 （ 參考文獻10）。這聽起來讓人感覺是對的，可我們細想一下，產生的感應電流怎么就不會消失，物質是有電阻的，即使開始時產生了感應電流，在電阻的作用下，電流也會很快就消失了，可物質的抗磁性是一直存在的，并不會因時間的推移而減弱，甚至消失，所以說外磁場對原子或分子產生感應電動勢的說法是講不通的。從上面的分析看出，物質的抗磁性并不是原子或分子產生感應電動勢

7、產生的。它的確是由電子軌道改變引起的。下面我就講述物質磁性的本質。二、物質磁性的本質既然物質的順磁性并不是電子自旋產生的，既然物質的抗磁性并不是外磁場對原子或分子產生感應電動勢產生的，那么物質的順磁性和抗磁性到底是怎么產生的。電子受的絡侖茲力總是向外的，那么同一電子軌道中兩個電子的運動方向必須相同，并且同一原子中所有電子的運動方向也基本上是相同的，如圖 4所示 。任何一個電子的運動方向與s 軌道上電子的運動方向之間的夾角不可能超過90°，也就是說同一原子中所有的電子絕不可能出現(xiàn)反向運動的情況，這樣就避免了電子之間的碰撞，為了使電子之間不發(fā)生碰撞和電子之間的距離最遠，在同一軌道上兩個電

8、子的運動方向不僅要相同，它們的運動速度也要相同，而且同一主層中所有電子運動的角速度也必須相同，甚至同一原子中所有電子運動的角速度也相同。 （ 參考文獻11 ）從上面的論述看出，當原子核的磁極固定后，電子的軌道就基本固定了，那么電子軌道產生的磁極也就基本固定了。電子軌道產生的磁極與原子核產生的磁極正好相反，那么一個顯示順磁性，另一個必然顯示抗磁性。如圖 5。（參考文獻12）在外界磁場的作用下，主要會對原子核的磁場產生作用，因為在磁極上原子核產生的磁場比電子繞核運動產生的磁場強，原子核有旋轉的趨向，使得物質顯示順磁性。原子核的磁極方向作了改變后，必然會引起電子軌道方向的改變，這又使得物質顯示抗磁性

9、。但是一般情況下電子軌道的改變不會很大，因為電子軌道與周圍的其它原子的電子軌道相互作用，受著周圍其它電子軌道的牽制，不易發(fā)生旋轉，所以電子軌道的改變一般很小，并且原子核和核外電子也是相互作用著，由于受電子軌道的牽制，原子核也不會發(fā)生很大的旋轉。由于外磁場對原子核磁場方向的改變，使得物質顯示順磁性，原子核磁場方向的改變又引起電子軌道方向的改變，這又使得物質顯示抗磁性，如果原子核磁場方向的改變引起的磁場變化大于電子軌道改變引起的磁場變化，物質就會顯示順磁性，差別越大，順磁性越強，如鐵磁性物質；相反，如果原子核磁場方向的改變引起的磁場變化小于電子軌道改變引起的磁場變化，物質就會顯示抗磁性，差別越大，抗磁性越強，如超導體（參看 超導體的超導原因 ）。