在本章中，我们将要谈论物质的磁性。具有最显著磁性的材料当然是铁。与此类似的磁性材料还有镍、钴，以及——在足够低的温度下（低于16℃）——钆和若干特种合金。这类被称为铁磁性 的磁性足够显著和复杂，所以我们将专门用一章来加以讨论。然而，所有普通物质也确实会表现出某些磁效应，尽管十分微弱——比铁磁性材料中的效应要小千倍至百万倍。这里我们将描述普通的磁性，也就是说，描述除了那些铁磁性物质以外的其他物质的磁性。
这种微小磁性分成两类。有些材料会被引向 磁场，而其他材料则被排斥 。不像物质中的电效应那样，始终引起电介质被吸引，而这种磁效应却有两种符号。这两种符号可以借助于一座配备有一个尖极和一个平极的强电磁铁来轻易地加以证明，如图34-1所示。在尖极附近的磁场比平极附近的磁场要强得多。如果一小块物质由一根长线缚住并悬挂在两极之间，则一般说来，将有一微小的力作用于其上，这个小力可以通过电磁铁通电时悬挂材料的微小位移看出来。上述那几种铁磁材料会十分强烈地被吸引至该尖极上去，其他一切材料只会感到十分微弱之力，有的被轻微地引向尖极，有的则轻微地被排斥。
图34-1 一块铋的小柱体会被尖极轻微排斥；而一块铝则会被吸引
用铋的一个小柱体最容易看到这一效应，它会从强场区域被 推开。像这样受到排斥的物质称为抗磁性 物质。铋就是一种最强的抗磁性物质，但即使如此，效应仍然十分微弱。抗磁性总是十分弱的。如果一小块铝被挂在两极之间，则也会受到一微小之力，但却是指向 该尖极的。像铝这类物质称为顺磁性 物质（在这么一个实验中，当电磁铁通电或断路时会发生一些涡流力，而这些力就能够引起强烈冲击。所以你必须小心地测出该悬挂物体静止后的净位移）。
现在我们要来简略地描述这两种效应的机制。首先，在许多种物质中的原子都不具有永久磁矩，或者毋宁说，每个原子里面的磁体都互相抵消了以致该原子的净 磁矩等于零。电子自旋及其轨道运动都完全给抵消掉了，使得任何特定的原子都不具有平均磁矩。在这种场合下，当你把磁场开动时，由于感应在原子里产生了一个小小的额外电流。按照楞次定律，这些电流处在反抗正在增长着的磁场这样一种方向，所以原子的感生磁矩的指向就与磁场的指向相反 ，这就是抗磁性的机制。
另外，还有某些物质，其中原子确实具有永久磁矩——各电子的自旋和轨道运动具有不等于零的净环流。所以除了抗磁性（这始终会存在）之外，还存在把各个原子的磁矩排列整齐的可能性。在这一种情况下，磁矩试图随同 磁场整齐排列（正如电介质中的永久电偶极子会被电场排齐一样），因而这感生磁场就有加强原来磁场的倾向。这一类物质就是顺磁性的物质。顺磁性一般都相当弱，因为那些使其排列整齐的力比起那些来自企图扰乱秩序的热运动之力相对较微小。由此也可以推断说，顺磁性通常都对温度较敏感（由造成金属导电性的自由电子的自旋所引起的顺磁性则是个例外。我们将不在这里讨论这种现象）。对于普通的顺磁性，温度越低，效应就越强。在低温下当碰撞引起的混乱效应较少时就会有较整齐的排列。另一方面，抗磁性几乎与温度无关。在任何具有固有磁矩的物质中抗磁和顺磁两种效应同时存在，但顺磁效应却往往占优势。
在第11章中，我们曾描述过一种铁电性 材料，其中所有电偶极子都被它们本身共有的电场所排齐。也有可能设想这种铁电性的磁性模拟，其中所有的原子磁矩都会排列整齐并连接在一起。如果你对这种情况如何会发生进行计算，则你就会发现由于磁力比电力小得那么多，所以甚至在绝对温度十分之几度时热运动就应能把这种排列冲散。因此在室温时不可能会存在任何磁矩的永恒排列。
反之，这恰好就是铁中发生的事情——磁矩的确得到了整齐排列。在铁的不同原子的磁矩间有一种比直接磁 相互作用要强得多得多的有效力。这是一种只能用量子力学加以解释的间接效应。它比直接的磁相互作用约强一万倍，而这就是把铁磁性材料中的磁矩整齐排列起来的力。我们将在后面一章中讨论这种特殊的相互作用。
既然我们已经试着向你们提供了一个有关抗磁性与顺磁性的定性解释，因此我们必须纠正自己并且说明，不可能 从经典物理学的观点用任何普通的方法来理解材料的磁效应。这样的磁效应完全 是一种量子力学现象 。然而，却可以做出某些虚假的经典论证而获得关于事情将发生的某种概念。我们也许可以这样说。你可做出某些经典论证并得到关于材料性能的一些猜测，但这些论证在任何意义上都不是“合法”的，因为最本质的是在每一种这样的磁现象中都绝对涉及到量子力学。另一方面，有一些情况，诸如在等离子体中或在含有许多自由电子的空间区域中，在那里电子的确遵循经典力学规律。而在那些场合下，某些来自经典磁性的定理才有价值。并且，由于历史原因经典论证也确有某些价值。人们最初几次能够猜测到磁性材料的意义及其行为，的确是用了经典论据的。最后，正如我们上面所指出的，经典力学也还能够向我们提供有关或许会发生的事态的某些有用猜测——尽管要研究这一课题的真正简单的方法应该是先去学习量子力学，然后再用量子力学来理解磁性。
另一方面，我们却不想等到彻底学习了量子力学以后才来理解像抗磁性这么一种简单东西。我们不得不依靠经典力学作为对发生过程的一种不完全证明，但始终必须认识到，那些论证实际上是不正确的。为此，我们做出了一系列会使你们发生混乱的有关经典磁性的定理，因为它们会证明另一些东西。除了最后那一条定理外，其他每一条都将是错误的。而且，作为对物理世界的描述它们全都是错的，因为量子力学被漏掉了。