杜立特空袭，虽然在军事层面上，对日本造成的直接物质损失有限，但其引发的“蝴蝶效应”，却对整个太平洋战争的进程和结局，都产生了极其深远和重要的影响。
日本加速本土防空，分散兵力：这次空袭，彻底打破了“日本本土不可侵犯”的神话，使得日本军部不得不开始认真考虑本土防空的问题。他们被迫从其他战场（比如中国战场和太平洋前线）抽调一部分战斗机部队和高射炮兵，用于加强本土（特别是东京等重要城市）的防空力量。这在一定程度上，分散了日本的军事资源，也减轻了盟军在其他战场上所面临的空中压力。
刺激日军南进，战略误判：更重要的是，杜立特空袭带来的巨大心理冲击，使得日本海军内部那些原本就急于寻求与美国海军主力进行“舰队决战”的强硬派，更加坚定了要尽快摧毁美国在太平洋上剩余海军力量（特别是航空母舰）的决心！他们认为，只有彻底消灭了美国海军，才能确保日本本土的绝对安全，才能巩固其在“大东亚共荣圈”的霸权。这种急躁和焦虑的情绪，直接导致了日本海军在接下来的几个月里，仓促地策划和发动了旨在诱歼美国航母编队的珊瑚海海战和中途岛海战。而在这两次关键性的海战中，日本海军都因为情报失误、指挥不当和兵力分散等原因，遭到了惨重的失败，损失了多艘宝贵的航空母舰和大量经验丰富的飞行员，从而彻底丧失了在太平洋战场上的战略主动权。可以说，杜立特空袭，就像一根导火索，间接引爆了中途岛那场决定命运的大海战。
为中国抗战赢得国际同情，但也招致残酷报复：杜立特空袭的成功，以及中国军民在营救美国飞行员过程中所展现出的人道主义精神和巨大牺牲，也在国际上为中国赢得了广泛的同情和赞誉，进一步提升了中国在反法西斯同盟中的地位和影响力。但也正如前面所说，它也招致了日本侵略者对中国浙江、江西等地区更加疯狂和残暴的报复性“扫荡”，给中国人民带来了深重的灾难。
东京上空那短暂的爆炸声和燃烧的火焰，从纯军事角度看，或许只是一次象征性的、规模不大的空袭。但它所产生的战略和心理影响，却远远超出了那十几吨炸弹本身的威力。
它像一块投入平静湖面的巨石，不仅在日本国内激起了巨大的波澜，更重要的是，它像一阵突如其来的狂风，悄然改变了太平洋战场上空的“气压”和“风向”。
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