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暂时先忽略电子的自旋，即把铜金属里的电子仅仅看作一个小电荷，而不是小磁铁。假设某一个铜的电子在我们的纸平面内随机地游荡着，如图5.4左图所示，在某一个时刻，它朝前运动着，具有速度v。这时，我们拿着一块磁铁靠近铜金属，给铜里面的电子带来了一个垂直于纸面向里的磁场。在这个磁场的作用下，原本开心地沿着直线运动的电子感受到了一个侧向的磁场力，这个力等于
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F=—ev×B
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我们从高中课本中学过，这个力会使得电子从直线运动变成圆周运动。圆周半径为：
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如图5.4右图所示，电子开始做顺时针旋转。注意到电子带负电，所以这等效于一个环形电流在绕着逆时针运动。电流大小为：
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I=e/t=e/（2πr/v）=e2B/2π
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根据右手定则，逆时针运动的电流产生一个垂直于纸面向外的磁场，正好与外加磁场针锋相对。如果把这个小小的环形电流看成是一个磁铁产生的话，那么它的北极指向纸外，与外加磁铁的北极相对，从而导致它被外加磁铁排斥。一块金属铜里有亿万个电子在自由运动着，它们在外来磁场的影响下做圆周运动，产生亿万个排斥外来磁铁的环形电流，这便导致了逆磁性。
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图5.4 逆磁性的来源
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一切看起来都能自圆其说，但是，且慢！我们在讨论逆磁性的时候做了一个简化，忽略了电子的自旋。如果把自旋加进来，它的贡献是顺磁性的，那结局会是怎样？而我们在讨论铝的顺磁性的时候，也根本没有把产生逆磁性的电子圆周运动考虑进来，如果考虑的话，结局又会是怎样？
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电子自旋和圆周运动两个因素之间的决斗，结局我们是知道的：铝以及其他顺磁物质的自旋效应胜出，铜以及其他逆磁物质的圆周运动效应胜出。然而这两个因素之间的刀光剑影，在不同材料里的明争暗斗，却是“荡气回肠，一言难尽”。有多少痴情物理学家倾其一生来求解这胜负之谜，正所谓，“为伊消得人憔悴”。我等业余科学家暂时只能“不求甚解”，待以后再细细钻研了。
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了解了这么多关于物质的奇闻轶事，下面到了动手验证的时候了。
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动手实践
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首先我们就来回答本章刚开始的时候提到的一个问题，把磁铁摔碎以后，剩下的这两半块磁铁究竟是吸引还是排斥。图5.5左图展示了一块破碎的马蹄形磁铁；图5.5右图则展示了破碎的部分又紧密地吸引在一起。我想大家更熟悉的情况可能是一块长方形的磁铁，破碎以后就再也无法拼成原来的样子了。这个现象想必在很多读者心中留下过一个长久的问号。究竟什么样的磁铁破碎以后相互吸引，什么样的磁铁破碎以后相互排斥呢？
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图5.5 马蹄形磁铁断而复连
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这个问题的答案大家一看图5.6就会明白。一般的方块形磁铁，它的磁极是垂直于它最大的那个表面的，所以当它断裂时，就形成了如图5.6上所画的那样的两块小磁铁。这样摆放的两块磁铁之间是相互排斥的，因为它们俩的同名磁极之间靠得很近。虽然说没有直接北极对北极的时候斥力大，但是是排斥而不是吸引这一点是肯定的。如果我们把其中的一块磁铁翻过身，则两块磁铁的异名磁极靠得比较近，这样它们就能吸附在一起了。通常由于断裂面不平整，这两块磁铁再也无法完美地拼成一个整体了。如果你对这种粗略的描述不满意，我们也可以用高中的物理知识来证明这样摆放时，磁铁之间是斥力。我们可以假设其中一块磁铁的磁场是由一个环形电流产生的，如图5.7所示。这个环形电流会受到来自左边磁铁的力的作用，而且它左右两条边受到的力是指向相反方向的（如图5.7中红色箭头所示）。但是，由于靠近磁铁的那条边感受到更强的磁场，所以它受到的磁场力更大，总而言之，环形线圈受到了一个向右的排斥力。至于环形线圈前后两条边所受到的磁场力，由于它们方向相反，并且大小相等，所以抵消了。
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图5.6下则展示了另外一种磁铁，比如条形磁铁，以及图5.5中的马蹄形磁铁，这种磁铁的磁极是沿着磁铁的长边方向的。当它断裂之后，形成的两块磁铁正好是南北极相对，所以它们之间是吸引力。这样才出现了图5.5中的情况，即马蹄形磁铁断裂以后还能拼在一起形成一个完美的整体。
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图5.6 断裂磁铁之谜
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图5.7 证明两块断裂磁铁之间是排斥力
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接下来我们来看前面提到的铝和铜与磁铁的相互作用。由于这个作用非常微弱，我们需要一个灵敏的高科技装置才能测量到，见图5.8，这便是一个扭称（用扭称来做这些实验的原始想法来自于《无线电》杂志2012年第592期的一篇文章《抗磁悬浮》，主要作者是王超）。扭称可不简单，历史上库伦曾用它测量过电荷之间的相互作用力，牛顿曾用它测量过质量之间的万有引力，可谓彪炳史册的一个实验装置。图5.8中白色的圆杆是一根吸管，左边是配重（我用的是一小块胡萝卜），右边是缠绕的铜丝。通过调节胡萝卜的位置可以使得扭称平衡。