자석이 철에 잘 붙는 이유는 철이 강한 자성을 지니고 있기 때문입니다. 자성은 물질이 외부 자기장에 반응하여 자기 모멘트(자기적 특성을 나타내는 벡터)를 갖게 되는 성질을 말합니다. 철, 니켈, 코발트와 같은 일부 금속은 강자성을 가지고 있어서, 외부 자기장이 적용될 때 그 금속의 원자 내 전자들이 정렬되어 강한 자기 모멘트를 생성합니다. 이로 인해 자석 근처에 있을 때 강한 인력을 느끼게 되며, 이것이 자석이 철에 잘 붙는 이유입니다.
반면, 나무나 돌과 같은 비금속 물질은 대체로 상대적으로 약한 반자성 또는 상자성을 가지고 있습니다. 반자성은 외부 자기장에 반대 방향으로 약한 자기 모멘트를 생성하는 성질이며, 상자성은 외부 자기장의 방향으로 약한 자기 모멘트를 생성하는 성질입니다. 이러한 물질들은 외부 자기장에 의해 생성되는 자기 모멘트가 매우 약하기 때문에, 자석에 의한 인력이나 척력이 거의 느껴지지 않습니다.
자석이 특정 물질에 붙는 현상은 그 물질의 자성 성질에 크게 의존합니다. 강자성을 가진 물질은 자석에 강하게 반응하는 반면, 반자성이나 상자성을 가진 물질은 거의 반응하지 않습니다. 물리학에서 이러한 성질은 전자의 스핀과 궤도 운동에 기반한 복잡한 양자역학적 현상으로 설명됩니다.
