История криптографии, как мозаика, складывается из историй отдельных людей — ученых, мыслителей, военных, изобретателей, дипломатов. Для многих из них криптография была не единственным делом жизни — они были разносторонними личностями, и их деятельность выходила далеко за пределы одной науки. Однако их вклад в развитии шифровального дела совершенно неоценим, а открытия и изобретения, если и не перевернули мир, то точно сделали другим.
Одной из таких многогранных личностей, чье имя безусловно вписано в историю криптографии, был Джероламо (Иероним) Кардано — итальянский математик, врач, инженер, философ и гуманист ХVI века. О его судьбе и изобретениях рассказывает Анастасия Ашаева, кандидат исторических наук, старший научный сотрудник Музея криптографии.
Немного о стеганографии
Многие из нас в детстве любили шифровать записки: кто-то использовал почти настоящие шифры (буквы меняли на другие буквы или выдуманные знаки), а кто-то старался скрыть не только информацию в записке, но и сам факт ее передачи или хранения, то есть применял стеганографию, возможно, сам того не зная.
Слово стеганография (или «скрытое письмо», «тайнопись») происходит от двух греческих слов, которые переводятся как «скрытый» и «пишу». За всю историю человечество придумало множество способов скрывать информацию от чужих глаз. Например, греки прятали секретные послания в женских серьгах, на голове раба и даже под скорлупой яйца. После изобретения фотографии их научились скрывать в микроточках, поставленных на обыкновенных снимках или в письмах. А с появлением компьютеров — в цифровых объектах. Сегодня одним из самых перспективных направлений развития тайнописи остается цифровая стеганография.
Во все времена стеганографией пользовались шпионы и разведчики, полководцы и государственные деятели и даже дети в пионерском лагере, когда им надо было передать друг другу послания так, чтобы об этом не узнали взрослые. Однако мало кто знает, что один их самых популярных способов пересылать тайные сообщения, оставаясь незамеченным, изобрел именно Джероламо Кардано.
Изобретатель
Изобретение, которое стало не только одним из методов стеганографии, но и самым настоящим символом массовой культуры, называется Решетка Кардано. Она представляет собой трафарет из картона или бумаги с вырезанными в нем ячейками для написания букв или целых слов, который накладывают на лист и составляют секретное послание. Чтобы замаскировать сообщение, его нужно органично вписать в обычный текст, составленный на том же листе. А чтобы его увидеть, нужен такой же трафарет, который прикладывают к листу, и через вырезанные ячейки читают буквы.
Сегодня «Решетку Кардано» можно увидеть во многих популярных кинофильмах, например, в 12 эпизоде первого сезона канадского ретросериала «Расследования Мердока», в американском телесериале «Поворот: Шпионы Вашингтона», в заглавных титрах одной из серий советского телефильма «Приключения Шерлока Холмса и доктора Ватсона», а также в компьютерной игре-головоломке The Witness и видеоигре Uncharted 4. А несколько лет назад в честь изобретателя «Решетки» была названа новая публичная блокчейн-платформа с открытым исходным кодом — Cardano.
Врач
Джероламо Кардано родился 24 сентября 1501 года в городе Павия (Миланское герцогство, сейчас Италия) и был внебрачным ребенком Фацио Кардано и Кьяры Мичерия. Несмотря на то, что его отец был адвокатом, он хорошо разбирался в математике и обучал сына этой науке. Возможно, поэтому Джероламо с детства мечтал о карьере ученого. Однако когда пришло время поступать в университет, юноша выбрал медицину. Кардано был блестящим студентом, но у него был сложный характер, и его отношения со сверстниками и преподавателями не складывались. Вот что он сам писал по этому поводу: «Это я признаю единственным и выдающимся среди моих недостатков — привычку, в которой я упорствую, предпочитая говорить прежде всего то, что, как я знаю, неприятно для ушей моих слушателей. Я знаю об этом, но намеренно продолжаю это делать, нисколько не забывая о том, сколько врагов это наживает для меня». Окончив в 1525 году медицинский факультет Падуанского университета, Кардано попытался получить разрешение на практику в родной Павии, а для этого ему нужно было вступить в городскую коллегию врачей. Однако ему отказали, поскольку устав коллегии запрещал принимать в ее ряды незаконнорожденных. Тогда молодой врач уехал в небольшую деревушку в 15 километрах от Падуи, где и открыл практику. Он работал за мизерный гонорар и жил практически в нищете. Чтобы как-то улучшить свое финансовое положение, Кардано начал играть в азартные игры — в карты и кости, а также в шахматы.
Игрок
Увлечение Кардано азартными играми положило начало теории вероятностей, которая изучает возможные исходы случайных событий. Сегодня ведутся серьезные споры о том, что именно означает вероятность на практике. Одни математики рассматривают ее как компонент абстрактной теории, в то время как другие дают ей интерпретацию, основанную на частоте определенных результатов. Кардано был первым, кто задумался о вероятностных закономерностях при бросании костей. Свои рассуждения на эту тему он изложил в книге «Об азартной игре» (Liber De Ludo Aleae), которая была завершена, вероятно, к 1563 году. В ней он в частности предположил, что существуют фундаментальные научные принципы, управляющие вероятностью достижения неуловимой «двойной шестерки», помимо простого везения или случая.
Научный подход безусловно давал Кардано преимущество перед другими игроками, но это не могло уберечь от опасных ситуаций, которые иногда возникали во время игры. Известен случай, когда Кардано полоснул своего партнера по лицу, заподозрив, что его обманывают в карты. Нужно сказать, что страсть Кардано к азартным играм постепенно превратились в зависимость, которая длилась много лет, лишая его времени, денег и репутации.
Математик
В 1534 году, спустя 9 лет после окончания медицинского факультета, Кардано получил должность преподавателя математики в Миланском университете, но врачебную практику не бросил. В Милане он начал лечить высокопоставленных чиновников, постепенно завоевав репутацию одного из лучших европейских докторов, и уже через 5 лет стал председателем Коллегии врачей (куда его сначала не взяли).
В течение следующих шести лет Кардано параллельно работал над решением кубических уравнений и в 1545 году опубликовал свой величайший труд, полностью посвященный вопросам алгебры, «Великое искусство, или О правилах алгебры» (Artis Magnae, Sive de Regulis Algebraicis), где впервые представил формулу для нахождения корней кубического уравнения. Он первым из математиков не только описал способы решения уравнений, в частности общее решение уравнения четвертой степени, но и попытался сформулировать правила для всех алгебраических уравнений. В то время большинство книг содержали сводки ранее известных результатов, однако труд Кардано давал совершенно новые знания, что не могло не вдохновить современников Кардано на новые научные достижения и открытия.
Инженер и механик
Помимо математики Кардано внес большой вклад в развитие механики и инженерии. Например, именно ему приписывают изобретение карданного вала или кардана, знакомого всем автолюбителям. Ученый детально описал строение и принцип действия шарнира на валу, который позволяет ему вращаться при смещении. Сегодня без карданного вала не может обойтись ни один полноприводный или заднеприводный автомобиль. Он выполняет простую, но очень важную роль — передает крутящий момент от раздаточной коробки или коробки передач на передние или задние колеса. По сути, без этого механизма невозможно было создать полноприводный автомобиль.
Также ученый описал карданов подвес — устройство, похожее на гироскоп, которое представляет собой универсальную шарнирную опору, позволяющую закрепленному в ней объекту вращаться одновременно в нескольких плоскостях. Благодаря карданову подвесу объект, закрепленный на внутреннем шарнире, сохраняет направление оси вращения и остается независимым от вращения его опоры (например, вертикально). Это свойство нашло применение в гироскопах, которые используются в авиации, космонавтике и на флоте, например, в судовых устройствах, демонстрирующих вращение Земли вокруг своей оси. На том же принципе работают держатели бортовых компасов или сосудов с питьем, для которых обычно используются шарниры, чтобы они всегда сохраняли вертикальное положение по отношению к горизонту даже при сильной качке корабля.
Предсказатель
После почти 30 лет успешной карьеры и значимых изобретений, Джероламо Кардано был вынужден покинуть и университет, и Милан. Известно, что он занялся составлением гороскопов и астрологических карт для знатных особ, а за публикацию гороскопа Иисуса Христа в 1570 году был обвинен Ватиканом в ереси и приговорен к четырем месяцам тюрьмы. В последний период своей жизни Кардано увлекся мистицизмом и спиритизмом, что было очень далеко от его занятий математикой, криптографией и инженерией.
По легенде, Кардано просчитал дату собственной смерти и, чтобы не потерять репутацию точного предсказателя, именно в этот день, 21 сентября 1576 года, покончил с собой. Но это лишь легенда, которая не помешала и по сей день помнить гениального итальянского ученого, давшего свое имя многим изобретениям.
