原子彈轟炸和氫彈實驗改變了湯川的人生

日本與美英等國開戰的1941年以後，身為京都大學教授的湯川屢次感到迷惘，不知道是否應該繼續從事基礎科學研究。每次他的結論都是，在自己最能發揮能力的領域做出貢獻具有重要意義，基礎研究和應用技術一樣，都有存在的必要。然而到了1943年，日本政府決定「科學研究唯一的絕對目標就是開展戰爭」，開始有計劃地動員研究人員為軍隊效力。此時，湯川雖然覺得自己必須參加軍事研究，卻始終找不到可以做出貢獻的課題。最終，他和研究室內幾名夥伴一道參加了同事荒勝文策受海軍委託開展的關於利用鈾原子能的研究開發工作。可是，日本並不生產作為原料的鈾，所以研究工作在戰敗之前就被迫中止，湯川等人也失去了為軍方做出具體貢獻的機會。

1945年8月6日，廣島遭到原子彈轟炸，湯川在1週後的13日，聽前往當地開展調查回來的荒勝介紹了原子彈造成的具體破壞情況。這是在日本宣佈戰敗的兩天前。此後，他拒絕了所有講話和撰寫文章的請求，度過了一段「反省和沉思的日子」，到了10月，他給一本週刊雜誌投去一篇名為《靜默思考》的文章，表達了自己在戰後重新出發之際，經過反省後下定的決心。在文中，他堅信「要想讓國家的目的和手段得以正當化，前提就是不能與增進全人類福祉這個宗旨相悖」，得出的結論是「從個人、家庭、社會、國家和世界這個系統中把國家單獨剝離出來並賦予其絕對權威的這種做法是錯誤的」。

戰後，美國長期壟斷原子彈技術，不斷開展核子試驗。前蘇聯也在1949年擁有了原子彈。對此，美國開始研發威力更大的氫彈，蘇聯也緊隨其後，雙方展開了激烈的科技競爭。1954年3月1日，美國在南太平洋比基尼環礁實施的氫彈實驗給事前劃定的危險水域之外的大量漁船和周邊海島的居民造成了巨大的破壞。由於「第五福龍丸」全體船員受到輻射傷害，以及被放射線汙染的鮪魚在市場上遭到大量丟棄，使得整個日本乃至全世界都知道了此次事件。半年後的9月，1名船員不幸死亡。

針對此次事件，湯川給某報紙投去一篇題為《原子能與人類的轉捩點》的文章，闡明觀點稱「保護自身免受原子能威脅這一目的恐怕應該優先於一切其他目的」。