15 年前
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正准备获得帝都大学的物理学教授的汤川学（福山雅治 饰）是一名不折不扣的物理学怪才，思维异于常人。这日，女警内海薰（柴崎幸 饰）接手了一单离奇的人体自燃案件，毫无头绪却又急于破案的她在同事草薙俊平的介绍下，找到了汤川学。汤川学本来不想惹麻烦上身，后来经不起内海薰的纠缠，终于答应和她携手破案。在经过一系列取证后，汤川学运用他精深的物理学知识，终于揭破了罪犯的犯罪手法，帮助警方顺利破案。
一日，内海薰又接到了一起离奇的谋杀案子。小男孩忠广自称灵魂出窍看到了疑犯的汽车，若忠广所言属实，则疑犯的嫌疑能得以洗脱，然而警方又怎能将灵魂出窍当成证供？难道忠广在说谎？内海薰自然又找到了她的“明灯”——汤川学。汤川学经过现场取证，证明了忠广的确看到了疑犯的汽车，由此为疑犯洗脱了嫌疑，同时戳穿了所谓的“灵魂出窍”，最后真相大白。
凶险棘手的案件在不断发生，而汤川学也周旋在这离奇古怪的迷局里面，一次次展现了智慧的力量。。1938年春，日本陆军名记者秋山和美随日军进入中国，报导日军作战进程。一夜，她参加西班牙驻沪领事夫人晚宴，在回家途中遇刺受伤，被日军情报官中村谦一搭救。和美伤愈回家，父亲秋山泓教授指责她报导失实。她的中国母亲陈婉似更是悲愤。和美得知日军在南京的暴行，大受震撼。此时，她的小学同学新井庆子和一批日本及韩国女子来到上海，又匆匆坐军车离去，使她迷惑不解。新井庆子等人是日本陆军的慰安妇。和美经过艰难的调查采访，终于掌握了慰安所的秘密，了解了慰安妇的悲惨命运，使她对日军的战争宣传改变了观点，并写出了长篇报道文章《地狱中的慰安妇》。中村谦一负责保护和监视和美，他冷酷的外表中隐藏着对她的爱。中村劝和美不要玩火自焚，并向她坦露心迹。情报部主管川崎少将侦知中村徇情渎职，将中村关了禁闭，另派坂田大尉监视和美。抗日组织获悉和美写了揭露日军慰安妇内幕的爆炸性新闻稿，便设法通过和美的表妹陈美玲和陈婉似将稿子转出来。不料中了坂田的埋伏，陈美玲逃脱，陈婉似被捕，被折磨致死。秋山泓自杀身亡。中村逃出牢狱，冒死救出和美，遭到坂田追杀，和美重落川崎魔掌。她遭到强奸后被送往慰安所。中村九死一生，被新四军所救。和美在慰安所受尽非人折磨，她忍辱负重，写下了记录慰安妇命运的稿子《地狱究竟有几层》。抗日组织向日军发起猛攻，中村冲入慰安所去救和美，但和美已因患梅毒被送往731细菌部队。中村焚毁了慰安所，与川崎搏斗，最终同归于尽。。