在科技討論中，晶片總是佔據所有鎂光燈，成為現代科技文明的代名詞。川普在強調製造業回歸美國時，腦中只想到台積電；拜登在制訂中美科技互動準則「築小院，建高牆」時，所想的也只是晶片相關技術。然而，磁鐵默默支撐著現代數位生活的關鍵產品，卻由於幾乎處處可見，似乎太過平凡而完全被世人忽略。其實在眾人不察覺的狀況下，這種古老的指南針材料實際上已在一甲子前悄然進化，成為當代科技不可或缺的基礎，從最小的耳機到最大的發電廠，無處不在。
磁鐵的隱形帝國 清晨，當鬧鈴響起，你會不自覺的伸手關閉手機上的鬧鐘，這個人人要用的日常生活必需品內有多達十幾塊磁鐵，從揚聲器、震動馬達到閉合感測器都看到磁鐵的蹤跡。走進浴室，電動牙刷依靠磁浮馬達高速旋轉，盥洗完畢出來，走到廚房裡，即使簡單如冰箱門的開關都靠磁條密封，更不要說冰箱內的馬達與冷卻系統中也是沒有磁鐵無法工作。準備早餐的果汁機、微波爐中的馬達也都依賴磁鐵運轉。吃完早餐，將昨日的衣物送進洗衣機與烘衣機中清洗與烘乾，更是需要大型而有效的磁鐵。衣物放進洗衣機後，走進客廳，打開冷氣與電視，同時也讓掃地機器人在臥室內自行工作，沒有磁鐵，人是這般無法悠閒的過日子。
上班路上，電動車的動力系統使用強力磁鐵驅動；辦公室裡，電腦的硬碟、風扇、揚聲器都充滿磁鐵；回家娛樂，電視、遊戲機、音響系統全都依賴磁鐵技術。甚至睡覺時，智慧手錶仍在腕上監測健康時，其中也少不了微型磁鐵的身影。人從起床到睡眠中，完全靠著各式各樣的磁鐵的默默工作，才能夠每天如此輕鬆享福。很難想像，一旦沒有磁鐵，我們將要開始如何辛勤的過日子。
無所不在的磁鐵應用 一般大眾絕對無法想像他除了生活在地球這個大磁鐵上，有著磁鐵的南極與北極來導引方向之外，其實他每天的生活與工作環境中都還有著無數的大大小小的磁鐵陪伴著一起成長與生活。下面簡單的將現代生活中的電子產品分成五大類來說明磁鐵如何與你共同生活。
智能手機中平均包含10－15塊磁鐵：揚聲器、麥克風、震動馬達、相機自動對焦、手機蓋閉合檢測、無線充電等都需要磁鐵。無線耳機更是磁鐵應用的絕佳範例，不但充電盒使用磁鐵來精確定位耳機，耳機本身內含多塊磁鐵用於揚聲器和充電接點。平板電腦和筆記本電腦同樣依賴磁鐵實現螢幕開合檢測、鍵盤連接和揚聲器功能。過去還發生過一件趣事，更可以充分說明消費電子產品中磁鐵的數量之多：如圖一， Apple 2018年出產的ipad pro更被使用者偶然發現居然可以像磁貼一樣的吸附在冰箱面板上而成為史上最貴的冰箱磁鐵。
ipad pro內的磁鐵居然多到可以像磁貼依樣吸附在冰箱面板上！在2018年的iPad Pro因為內建了超過100塊磁鐵，磁力強到可以吸附在冰箱等金屬表面。後來雖然減少用量，但仍是很多。（張慶瑞提供）
現代家庭中超過90%的電器含有磁鐵。在廚房中小至冰箱門磁條，大到馬達、微波爐磁控管、感應式電爐等。在家庭中的自動清潔用品，可以說只要會動的物品內都有無數磁鐵，吸塵器馬達、洗衣機和烘乾機的馬達等；客廳中的空調設備內的壓縮機和風扇馬達；家庭中的保全系統，例如門窗感測器中的磁簧開關等。
綠色能源轉型更是極度依賴磁鐵技術。風力發電機需要大量強力磁鐵將機械能轉換為電能。一台大型風力發電機可能使用多達2噸的稀土磁鐵。電動車產業是磁鐵的另一大消費領域，每台電動車的馬達需要約1－2公斤的釹鐵硼磁鐵，此外還有各種感測器和附件中的磁鐵，加起來至少有3－4公斤磁鐵。混合動力車豐田僅電動馬達就使用了超過1公斤的稀土磁鐵。
現代醫療嚴重依賴磁鐵技術，沒有它許多檢測都無法進行，磁共振成像（MRI）機器使用超導磁鐵產生強磁場，植入式醫療設備如心臟起搏器使用微型磁鐵，醫療機器人手術系統依賴精確的磁控制系統，甚至連現在最先進的拋棄式血糖連續偵測器上都有磁性開關。
磁鐵無處不在，無所不用，小小磁鐵已經默默的推動整個地球上的所有人的生活至少百年以上，很難想像現代科技生活中一旦缺少磁鐵將要如何運轉。
磁力科技的原理與進化 磁鐵的工作原理基於其產生的磁場，這是一種能夠對磁性物質施加吸引或排斥力的物理場。所有磁鐵都有南北兩極，同性極相斥，異性極相吸的基本特性成為無數應用的基礎。連地球內部都有個龐大的地球磁場，隨時隨地在導引著蜜蜂與鳥類的飛行方向。目前也有科學家在研發量子GPS，就是學習生物體利用磁導航的功能，使用磁鐵與地球磁場間的關係，隨時做定位，而不再使用常常有死角的衛星GPS定位。
從歷史角度看，磁鐵經歷了從天然磁石到人造磁鐵的革命性發展：古代使用天然磁石（磁鐵礦）來做指南針與羅盤，羅盤的發明啟動了地球上的大航海時代，也讓各種獨立發展的文明有效交流，融合成今日的文明。可以說沒有羅盤，就不會有大航海時代，也就不會有現代文明，這是過去磁鐵的重大貢獻。
最近一百年，我們的科技更進步，瞭解如何製作人工合成材料，於是磁鐵的種類與功能變得更豐富與多元，磁鐵的磁能積由小到大，紛紛被製造出來，並應用在各種現代元件中。20世紀初的鎢鋼和鉻鋼磁鐵；1930年代的鋁鎳鈷（Alnico）磁鐵；1970年代的釤鈷磁鐵；1980年代的釹鐵硼（NdFeB）磁鐵仍是當今最強的永磁材料。釹鐵硼磁鐵的問世徹底改變了科技產業，這種稀土磁鐵產生的磁場強度是傳統磁鐵的數十倍，同時體積更小，使得電子設備微型化成為可能。目前人們都在期待第五代磁鐵的來臨，進而創造出更便利的日常生活。
磁鐵與晶片：共生而非競爭 現在科技界過於強調晶片計算能力成長，而完全忽略了磁鐵的動力系統的重要。然而將磁鐵與晶片對立比較其實忽略了它們的共生關係，這兩種技術相輔相成，共同構建了現代科技基礎，晶片處理資訊，磁鐵轉換能量。晶片是數位世界的大腦，磁鐵則是肌肉和感官；晶片執行邏輯運算，磁鐵實現物理互動。沒有磁鐵，晶片將成為無法與現實世界交互的孤島，就像在桶中之腦，其實毫無用處。現代資料存儲需要硬碟中的磁鐵讀寫頭，聲音輸出需要揚聲器中的磁鐵轉換電信號為聲波，電機控制需要磁鐵將電能轉換為機械運動。沒有磁鐵的推動，晶片毫無發揮之地。
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欣賞磁鐵組成的現代社會 下次當你使用手機、駕駛電動車或僅僅打開冰箱時，請花點時間欣賞這些隱形巨人的工作。磁鐵可能不像晶片那樣獲得關注，但同樣是現代文明的基石。在一個追求越來越無縫、智慧互聯的網路世界中，磁鐵的重要性只會增長。它們不耗能而默默的執行著任務，將晶片發出的數位元指令轉化為物理世界的行動。沒有這些磁鐵，我們的數字世界將瞬間靜止。
晶片是現代科技的大腦，但磁鐵無疑是讓這個世界動起來的心臟和肌肉——這兩者共同構成了我們數字時代的基礎設施，缺一不可。認識並欣賞磁鐵在我們生活中的關鍵作用，不僅是對科學與默默的磁性產業工作者的尊重，更是對維持現代生活方式無數隱形技術的認可。
磁鐵供應鏈的戰略重要性 磁鐵的關鍵地位在近年地緣政治緊張中日益凸顯。中國目前控制著全球90%以上的稀土元素生產和加工，這些元素是製造高性能釹鐵硼磁鐵的必需品。這種供應鏈集中度引發了各國的擔憂，歐美紛紛啟動本土磁鐵生產計畫，將磁鐵技術視為國家安全問題。2022年，美國國防部資助了數個稀土磁鐵生產專案，認識到磁鐵對軍事裝備和關鍵基礎設施的重要性。
然而，西方世界過於聚焦討論稀土原料，卻忽略了將稀土轉化為高性能磁鐵成品所需的複雜制程與高技術門檻。這條產業鏈如同半導體的晶圓代工，是深度加工與整合的結晶，難以在短期內複製。因此，中國掌握稀土，美國掌握高階晶片，兩國互相掐住對方命脈，誰先擺脫依賴，誰就可能獲勝。「稀土磁鐵」與「高端晶片」成為了雙方手中相互制衡的「王牌」，也迫使雙方必須重新回到談判桌上，而圖二中，「稀土換晶片」更可能成為未來高科技貿易的新常態。全球化退潮下，資源與科技的戰略的互相依賴會更凸顯，目前中美都想積極的「擺脫依賴對方」，因此中國不斷衝刺晶片研發，美國選擇重建稀土磁鐵供應鏈。但這種高科技產品絕非可以一蹴即成，目前雙方都有點進退維谷。這種雙刃劍局面，短期內可能仍然會僵持下去，就像膽小鬼博奕（The game of Chicken）直到一方選擇讓步才會結束。
晶片與磁鐵，二者互鬥則亡，共榮則生，『稀土換晶片』更可能成為未來高科技貿易的新常態。（張慶瑞提供）
從寓言看晶片與磁鐵共生——頭腦、雙手與跳動的心 晶片與磁鐵的互動，不禁讓人想起一個古老的寓言：有一天，身體的所有組成部分突然開始爭論誰才是最重要的。
頭腦驕傲地說：「當然是我最重要！我發號施令，思考規劃，沒有我，身體就是一堆無意識的肉塊。我就像那精密的晶片，是一切指令與智慧的源頭。」
雙手立即反駁：「哼，沒有我們，你偉大的計畫如何實現？我們建造、書寫、觸摸世界。你再好的想法，也不過是空想。」雙手就像那無數的馬達和感測器，是執行指令、改造物理世界的力量。
雙腳也不甘示弱：「沒有我們，身體寸步難行，無法探索新大陸，無法獲取新的資源。我們承載著一切！」它們如同電力與交通系統，是能量流動與連接的基石。
最後，一直默默工作的心臟終於開口，它平靜地說道：「你們說的都對。但沒有我日夜不停地輸送血液，你們誰又能得到賴以生存的養分和氧氣？誰又能多存活一秒呢？」心臟就像磁鐵驅動的馬達是一切動力來源。
刹那間，所有爭論都停止了。身體的各個部分都意識到，自己的偉大正是基於對方的存在。頭腦的智慧，需要雙手去實現，需要雙腳去探索，更需要心臟源源不斷地提供能量。這場沒有意義的競爭，其實最後沒有贏家，因為任何一個部分的勝利與獨立，都直接意味著整體的滅亡，這不正是晶片與磁鐵關係的完美寫照嗎？
我們在驚歎於晶片——這個數位時代的《頭腦》——無與倫比的運算與思考能力時，我們突然也驚覺，晶片若想超越螢幕上的代碼與光影，真正「改變世界」，就必須依賴磁鐵這顆強有力的「心臟」和「雙手」及「雙足」才能到地球地所有角落去造福人類。
是磁鐵，將晶片的數位元指令轉化為機械的旋轉、聲波的震動、電能的轉換。
是磁鐵，讓資料得以儲存，讓能量得以傳輸，讓車輛的輪子真正轉動起來。
沒有磁鐵，晶片再強大的算力也將被囚禁在無形的數位牢籠中，就就像哲學家所談的「桶中之腦」是完全無用的。然而沒有晶片，磁鐵也只是一股盲目的力量，完全不知何去何從。所以晶片與磁鐵，彼此不是競爭者，而是命運共同體中最不可或缺的合作夥伴。晶片是時代的智慧，磁鐵則是時代的力量；晶片是檯面上高科技主角，磁鐵則是轉動世界的動力來源，兩者缺一不可。一部受歡迎的大戲中需要有名的主角才好看，但更需要無數的幕後英雄才能成功。晶片與磁鐵，二者互鬥則亡，共榮則生。在我們奔赴更智慧化、更自動化的未來科技道路上，唯有同時尊重並發展這兩大基石，才能讓科技的「身體」健康而強壯的永續發展。
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＊作者為中原大學物理學系特聘教授，臺灣大學物理學系特聘教授，量子計算學家，並為國際電機電子工程師學會會士（IEEE Fellow）、美國物理學會會士（APS Fellow）、俄羅斯國際工程院院士；曾任臺灣大學行政副校長，台大代理校長。授權轉載。
