1945年8月6日，一架名为Enola Gay的美国飞机把原子弹投到日本广岛。机组人员回头看这座城市时，它被烟火巨浪吞没，似乎完全消失了一般。一位机组成员后来说：“我相信任何人都难以想象这一瞥之下所见的情景，两分钟前还清清楚楚的城市再也看不到了。”机尾枪手罗伯特·卡龙在飞机返程时，看得最清楚：
“蘑菇云本身就是……一团紫灰色烟云，看得到中心是红色的核，每件东西都在其中燃烧。当我们远离时，可以看到蘑菇云的底部，下面是几百英尺厚的碎片和烟雾……四平方英里的城市完全被夷为平地，90％的城市建筑物被相当于12 500磅的TNT炸药毁掉。在一英里的爆炸中心范围内，温度升高到1 000°F，留下的是烧焦的人肉和熔融的金属。”
日本政府没有表示投降。8月9日另一颗原子弹落在日本南部城市长崎，杀死了40 000人，伤者更多，城市被摧毁。最后在1945年8月14日，日本天皇裕仁不顾军方反对，宣布日本投降。9月2日，第二次世界大战以签署投降条款而正式结束，签署事宜是在美国军舰密苏里号上完成的。
至1945年年底，广岛的死亡人数达到145 000，更多的人严重受伤。以后的5年里又有数万人死于辐射，这是摧毁性炸弹史无前例的一个效应。
后果
当原子弹成功爆炸的新闻第一次到达洛斯阿拉莫斯时，在经过4年紧张的挑战性工作后，大多数科学家最初的感觉是大功告成后的喜悦。他们设计和试验的许多复杂器件完成了任务。漫长而损失惨重的战争由于他们的努力现在终于结束了。但是不安也笼罩于洛斯阿拉莫斯简陋的木屋里，而当更多的详细报告来到时，沮丧开始蔓延。对于大多数在1945年8月曾经感到兴高采烈的科学家来说，当得知由于自己的工作带来死亡和破坏时，他们无法驱赶这一后果而导致的阴影，他们的余生始终在自责。奥本海默就是其中的一例，他的余生因此而备受折磨。他在洛斯阿拉莫斯最后一次公开演讲中警告说：
“如果原子弹被增加到正在交战双方的武器库里，或者增加到正在备战的国家的武器库里，人类诅咒洛斯阿拉莫斯和广岛的名字的时刻即将到来。”
“世界人民必须团结起来，不然就会毁灭。这场严重毁坏地球的战争，已经写下了这些话。原子弹已经让所有人都清楚地懂得了这些话。在其他时间、其他战争中，或者用到其他武器时已有别人说过这些话。但他们并没有占上风。有这样一批人，他们被人类历史上错误的意识所引导，认为前述之言今天也不会占上风。我们不必相信这一点。当面临这一共同的危险之际，我们愿意投身于这一工作，投身于一个团结的世界，以法律和人类的名义。”
这是热情洋溢和富有成果地寻求和平利用原子能的开始。有一群物理学家，在玻尔的带领下，建立了名为“原子能为和平服务”的团体，他们相信原子能决不应该再运用于战争之中。他们热忱地建议，人类应该从1945年8月的事件中吸取重要教训。在为避免核毁灭而制订的详尽周密计划之核心里，世界上许多最杰出的科学家们，正在不断促使自己的发现和发明用于人道的、负责任的目的之中。
微生物学和化学的成长
在20世纪的帷幕刚刚拉开之际，物理学、化学和天文学的世界看起来很复杂，但生物学领域则更令人感到不可思议。正当化学家和物理学家深入钻进原子和亚原子的结构之中时，生命科学家沿着类似的道路继续前进，这条道路是要寻找生物体的特性以及它们如何行使功能的答案，最终，是要找到有关生命基础的答案。即使最简单的生物体，其复杂性都曾经困惑了人类好几百年（许多生物体实在太小，无法用肉眼观察）——从古代希腊人到17世纪的哈维和列文虎克，到19世纪的巴斯德和科赫。直至20世纪初，古老的问题依然未寻到解答：生命是什么？是什么原因使它们区别于岩石、污泥，或者星星？是什么在维持它们？它们是如何行使功能的？在不同的机体中，生命内在的过程是什么？
数百年来，研究者一直在试图找到更多有关生物体是怎样工作的证据，他们大多从外部形状着手。在古人中，像亚里士多德和普林尼这样的思想家都首先关注形态学，或者外部形状。后来的科学家，诸如17世纪的哈维，把观察和实验原理运用到生物体上，开始注意器官和器官系统，诸如循环系统，是怎样在生物体内工作的。
后来人们认识到器官都是由组织构成的，19世纪施莱登（Matthias Jakob Schleiden，1804—1881）和施旺（Theodor Schwann，1810—1882）认识到一种类似于盒子的结构，他们称之为“细胞”，一切组织，当然也包括一切器官和生物体——植物和动物——都是由细胞构成的。当接近20世纪时，生物学家，越来越向着微观领域进军，实验技术开始对生物学家发挥前所未有的作用。他们发现，像巴斯德和科赫所面对的细菌之类的微生物更容易研究，并有助于探究生命的基础——这是所有生物学研究都关注的一个关键性问题。
自从牛顿时代以来，当生命科学家第一次试图把在物理学中如此有效的力学概念也运用到生命世界时，随即引起了一场持久而又深远的争论。许多生命科学家反对这种纯粹的唯物主义方法。他们觉得，生命不同于化合物的酿造或杠杆及活塞的组合。他们相信，生命有别于岩石、行星和恒星。其间似乎更像有某种“生命”力存在着。因此，从他们的观点出发，就导致了所谓的“活力论”（vitalism）。1895年，生命科学界分裂了。难道生物有什么特殊的地方吗？他们迷惑了。生命难道果真具有某种维持生命的“精气”、灵魂或者生命力？或者与无生命的物质一样，仅仅是原子和分子的集合体，跟桌子、货车或者陨石一样遵循所有的物理定律？对于许多人来说，后者似乎是既不可能，又太放肆了。
毕希纳的策划
凯库勒在1861年出版的《有机化学教程》第一卷中，把有机化合物定义为仅仅是含有碳的化合物。他没有提及生命力或其他与众不同的特征。这是第一次不把有机物看成是含有生命力，而是跟任何其他物质完全一样，按化学元素来进行考查。
许多人发现凯库勒的做法太令人不安了，争论的双方都出现了分歧。然后在1897年，正当20世纪就要开始时，德国化学家毕希纳（Edouard Buchner，1860—1917）做了一个实验。发酵历来被看成是一种生命过程，是一种只有在活细胞内才能发生的化学反应，所以，毕希纳收集了一组已知与发酵有关的酵母细胞，把它们掺上沙子一起研磨，直至绝对不可能再有活细胞为止。然后，为了双重保险，他又把研磨过的物质进行过滤，获得了完全没有细胞的液汁。
接下来的事情完全出乎毕希纳的预料：他原先设定，在细胞不在场的情况下，不会产生发酵。他仔细地把调制好的液汁置于不受任何活细胞污染的状态——否则他的实验就不能算是好的试验。然后加进糖的浓溶液，这是公认的不受微生物污染的好方法。但使他大为惊奇的是，不含细胞的酵母液汁和糖的混合物竟开始发酵了！许多人曾经认为是生命过程的现象竟发生在绝对无活物的混合物中。毕希纳进一步做下去。他用酒精杀死酵母细胞，发现已死细胞竟然和活细胞一样容易使糖发酵。这些结果既令人惊奇，也令人兴奋，于是1907年，毕希纳因此而荣获诺贝尔化学奖。
活力论者（甚至包括毕希纳本人）曾经坚信，所有这些都是不可能的。但结论却是非常明确：“酵素”，当时人们这样称谓发酵的媒介，实际上是死的物质，可以从活细胞中离析出来，尽管它们常常见于活细胞里。这些物质可以在实验室的试管里发挥功能。
现在人们已普遍接受这样的看法，即生命遵循管辖无生命世界的那些定律。但是1897年毕希纳的小小实验对于正在研究活着的生物体的人们来说，却是革命性的突破。从他的工作中，生物学家和化学家都获得了信心，相信生物学问题本质上决不超越实验检验和理解的范畴。和无生命世界的现象一样，生命过程即使没有生命，也有可能通过科学实验和观察寻求答案。这就为细胞化学的机械论研究作好了准备。
有关活力论的哲学论战肯定还会继续下去。1899年，德国博物学家海克尔（ErnstHeinrich Haeckel，1834—1919）发表了一种观点，认为心灵，尽管是创造的产物，却从属于人体，并且在人体死后就不再存在。（他还是第一个运用“生态学”一词来描述关于生物体互相问以及跟它们周围环境间关系的研究）对于许多人来说，这样的论点远远超越了现有的证据，而与之对立的传统观念又太强。另一些人则认为它是有意义的。与活力论观点相反的证据在不断积累，但是整个20世纪，科学家不断在寻求下列问题的答案：什么是生命？生命又是怎样开始的？
人体化学
毕希纳1897年的突破性实验为生命科学富有成效的实验研究奠定了基础，实质上它还建立了一个新的领域，通过把化学和生物学结合在一起，从而形成生物化学这一领域。现在发生在细胞内的化学过程可以在实验室里用试管在细胞之外研究了，因为毕希纳已经证明，细胞本身对于其中发生的反应并没有特殊的贡献。在这一实验的基础上还创建了内分泌学领域关于内分泌腺（ductless gland）及其分泌功能的研究。
1901年，日本的高峰让吉（Jokichi Takamine）发现一种叫做肾上腺素的物质，由肾上腺所分泌。肾上腺是位于肾附近的一种内分泌腺。高峰让吉不仅把这种与血管收缩和血压升高的物质离析出来，而且还成功地合成了它，这对于活力论者无疑是又一打击。
与此同时，英国有两位生理学家贝利斯（William Bayliss，1860—1924）和斯塔林（ErnestStarling，1866—1927）也正在对胰腺做实验，胰腺是大而软的消化腺。他们发现，即使切断所有通向胰腺的神经，但每当胃酸和胃内食物被排入小肠时，它仍然会分泌消化液。1902年，他们成功地找到了原因。原来小肠里的酸导致小肠腔壁分泌一种叫做胰泌素的物质。这一物质通过血液传到胰腺，触发胰腺分泌消化液。贝利斯和斯塔林认识到，胰泌素和高峰让吉发现的肾上腺素都是化学信号系统的一部分，他们称这些化学信号为激素，也叫荷尔蒙（hormones，取自希腊语horman，意即催化）。
这些化学信号都是特殊的蛋白质，由躯体中某一腺体分泌，通过血液传送到躯体另一部分的特定细胞中，以调节各类反应过程。贝利斯和斯塔林的工作确立了激素的重要性，他们的激素新理论被证明非常有效，并且为处理一类致命病症打下了基础，这些病症，从古代以来就一直在侵袭并杀害人类。
糖尿病（diabetes），意思是“穿越而过”，是古希腊人给这种病症起的名字，因为患者需要饮用大量的水，它们似乎从身体直穿而过。罗马人加了mellitus一词，表示“甜蜜”，因为患者的尿不正常地甜——甜到竟能吸引苍蝇。
至1920年时，人们才知道糖尿病人尿的甜蜜是由于葡萄糖含量过高所致，患者的血液也是如此。还有，当实验动物的胰腺被割除后，动物出现的症状非常像糖尿病。所以，在贝利斯和斯塔林的工作和这些新发现的基础上，人们高度怀疑这种疾病是由于缺乏胰腺分泌的激素引起的，这种激素可以调节血液中的葡萄糖含量。缺少了这种激素，葡萄糖增多，糖尿病就发生了。这种还未发现的激素甚至有了一个名字，叫胰岛素。
尽管有人也许并不认为正是班廷（Frederick Grant Banting，1891—1941）解决了这一古老问题，但是班廷却想出了一个办法。毕业于医科学校并从军事服役返回后的班廷，作为一名年轻的加拿大医生，刚刚开业。同时他还在一家医学院担任部分教学。1920年的一天，当班廷正准备讲课笔记时，《科学》杂志上一条消息引起了他的兴趣。这篇论文说，如果胰腺从肠子处结扎，以至于不能通过管道输送消化液时，它就会萎缩。他激动得立即写下了一条备忘录：“给狗结扎胰腺导管。等候6到8个星期使之退化。去掉残液和浸出物。”班廷推想，用这样的办法，他应该可以从萎缩的胰腺中离析出胰岛素，同时避开有破坏性的消化液。但是班廷没有研究资源，也没有实验室。
于是，他动身前往多伦多大学，糖尿病专家麦克劳德（John Maeleod，1876—1935）在那里当生理学系系主任。班廷向他略述了自己的想法，问他实验室有没有地方可以做8个星期的实验。然而麦克劳德拒绝了班廷的请求。第二次请求再次被拒绝。但第三次成功了。麦克劳德最后同意在他度假时，让班廷用他的实验室。他甚至还提议一个刚刚进入医学院的年轻学生当班廷的助手。这个学生名叫贝斯特（Charles Herbert．Best，1899—1978），他立即同意参与这一计划。尽管班廷常常依赖暑期打职业棒球来赚些钱，不过他想，刚刚从军队得到的退伍费，应该足以偿还债务。
尽管在实验中要用到狗，但是他们对狗非常仁慈，给予爱心和关注。结扎胰腺要进行手术，但班廷用了麻醉药，在狗的康复过程中，他们就像照顾病人一样地细心。遗憾的是，第一次手术没有做好，他们结扎胰腺管道的羊肠线断裂了，那些狗没有出现任何症状，当他们知道这一错误时，几个星期已经过去了。与此同时，钱也用光。于是，班廷卖掉他那破旧的福特车，用以购买食物，供实验人员以及狗食用。最后终于有一条名为Marjorie的狗，他们用丝线给它结扎，在1921年的7月底出现了糖尿病症状。这两位年轻的科学家把它的胰腺取出来，果然不出所料，胰腺已经萎缩了。他们把胰腺研磨成粉，溶在盐溶液里。再给这条狗注射这一溶液，所有的糖尿病症状全都消失。