我國是個傳統的文化大國，人們非常聰明伶俐，自古代就有非常有名氣四大發明活字印刷、指南針，造紙術和火藥。可是你們對他們有了解嗎？比如指南針它就是利用磁鐵制造的， 磁鐵一般都用兩種顏色標明N極（北極）和S極（南極），如果從中間把磁鐵切開，你會發現切開成為兩塊的磁鐵仍然各有一對N極和S極。這是為什么呢？為什么磁鐵的N極和S極總是成對出現。

　　這需要從固體磁性的微觀起源來理解。其實材料中的電子本身就具有自旋磁矩——就像一個極其微小的磁鐵，而電子像行星繞太陽運動一樣圍繞原子核運動又會產生軌道磁矩，軌道磁矩和自旋磁矩的疊加形成了電子的總磁矩（原子核本身也有很小的磁矩）。不同的電子排列方式會導致原子本身的磁性大小不同，其中鐵、鈷、鎳、錳、釹等過渡金屬和稀土金屬元素的磁性較強。

　　當這些帶有磁性的原子在固體材料中排列方向一致時，導致材料整體上顯現磁性。比如，我們常見的天然磁石主要成分就是四氧化三鐵，就是因為鐵的磁矩排列一致形成了強的鐵磁性。如果原子本身磁性較弱，材料就很難存在強的磁性。如果材料磁矩排列方式雜亂無章，整體上也不呈現磁性。