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故事围绕着天才物理学家汤川学展开，他思维缜密、理性至上，对非科学的超自然现象嗤之以鼻。当警视厅搜查一课的刑警草薙俊平遇到用常理无法解释的离奇案件时，往往会求助于这位大学同窗。汤川学凭借其深厚的物理学知识和敏锐的观察力，透过看似诡异的现象（如死者突然自燃、灵魂出窍杀人、预知梦境成真等），揭露背后隐藏的科学原理与人为设计的精巧诡计。他运用各种实验手段，在实验室或犯罪现场重现犯罪过程，将看似不可能的“灵异事件”逐一拆解为符合物理法则的犯罪手法。在与草薙的合作中，汤川学不仅破解谜团，也常常触及案件中人性的复杂与动机的深渊，展现出理性思维与感性世界的碰撞。