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第二次世界大战即将结束之际，京都大学物理学研究室在海军授意下开始了核研究。参与研究的石村修（柳乐优弥）是一个单纯爱做实验的科学家，他的弟弟裕之（三浦春马）则替他去往前线战斗，兄弟俩同样喜欢着邻家女孩世津（有村架纯）。在时代的巨浪下，兄弟俩不得不面对战争的真相，三人间上演了一出战争带来的悲剧。