磁铁失去磁性后，其质量会增加？不变？还是减少？_【电子材料圈】

磁铁中有很多极小的“磁铁”,(原子分子电子磁矩)，这些“小磁铁”朝一个方向的时候就表现出宏观磁场。...

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质量会变大。

磁铁中有很多极小的“磁铁”,(原子分子电子磁矩)，这些“小磁铁”朝一个方向的时候就表现出宏观磁场。这些小磁铁处于别的小磁铁磁场中，会有相互作用的能量，E=mc²，这部分能量会提供一顶的质量，不过极其微小。所有小磁铁朝一个方向时能量最低，这也是为什么磁铁会有磁性，因为它倾向于降低自己能量，但朝一个方向时候高度有序，熵(S)很小，熵又倾向于增加。最后妥协的结果是自由能F=E-TS取最小。所以，单纯去磁的话，质量是增加的。

其实爱因斯坦质能方程讲的很清楚，质量就是能量。我们平时见到的物质，能量／质量大体由以下几部分构成：

1.物质和希格斯(Higgs)场耦合产生的能量／质量。

2.强相互作用导致的能量／质量。

3.其它(电磁和弱)相互作用导致的能量／质量。

然后依次解释。希格斯粒子即所谓上帝粒子大家肯定不陌生，正是希格斯机制，即物质和希格斯场耦合的能量赋予了基本粒子质量，比如夸克的质量。

但我们可以发现，质子中子的质量远大于组成它们的夸克质量，其实还应该加上的是夸克的动能和强相互作用导致的能量。首先质子中子中夸克以接近光速的速度运动，动能很大，然后就是强相互作用的作用能(这里人类目前并没有彻底弄清楚怎么计算，关系到色禁闭和真空相变，一种唯象模型是色禁闭的区域中具有更高的真空能)。值得一提的是，我60kg的体重有百分之八九十是强相互作用赋予的，即夸克间的力给了我体重。剩下百分之十体重是希格斯场赋予的。然后最后的极少部分就是电磁和弱相互作用的贡献了。

这里一块磁铁的质量／能量，也是由以上三部分贡献的，对应于电磁部分，去磁后质量／能量是会升高的。值得一提的是永远记住质量和能量是同一种东西，没有任何区别，质量就是能量，能量就是质量。而实际磁铁处于什么状态由能量尽量低和熵尽量高来决定，由热力学的相关理论可以很好的刻画和计算各种情况和过程，一定温度和体积下就是取自由能最低。

关于“小磁铁”到底是什么：

1.电子的轨道角动量产生的磁矩，经典的讲就是电子绕原子核转产生磁矩，当然经典图像是错的只是为了帮助理解。

2.电子自旋角动量产生的磁矩，经典的讲就是电子自转产生的磁矩。

3.核磁矩，笼统的讲就是带正电的核的自旋产生磁矩，其实是构成核的质子的轨道角动量和自旋角动量都产生的磁矩，中子有没有自旋磁矩我不清楚。和前两者相比，核磁矩远小于电子的轨道角动量和自旋角动量导致的磁矩。

关于磁矩方向一致时能量最小：经典电磁学里这是显然的，问题是为什么一个原子会显示出磁矩。其中一个有效的机制是电子自旋方向一致时空间波函数交换反对称具有有效排斥，这样静电势能会更小(比如氦原子单态和多重态)。费米子总波函数是交换反对称的，总波函数等于空间波函数乘自旋波函数，自旋波函数交换对称则空间波函数交换反对称，自旋波函数交换反对称则空间波函数交换对称，两个电子自旋相同时自旋波函数是交换对称的，于是空间波函数交换反对称，于是它们彼此离得更远了。

来源：知乎作者：小萝莉

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