Барон Павел Львович Шиллинг фон Канштадт — потомственный военный, дипломат, выдающийся российский изобретатель и универсальный ученый позднего Просвещения. Он создал первый в мире электромагнитный телеграф и телеграфный код, а также секретный шифр, который до конца XIX века считался главным дипломатическим шифром Российской империи. Придумал первый в истории дистанционный способ взрывания подземных и подводных мин посредством гальванического тока. Основал первую в России литографическую мастерскую. Организовал и возглавил экспедицию в Восточную Сибирь, Забайкалье и Монголию, занимался исследованием тибетского и монгольского буддизма и собиранием восточных ксилографов и рукописей. В 1828 году был избран членом-корреспондентом Петербургской академии наук по разряду литературы и древностей
Востока и получил чин действительного статского советника. Был завсегдаем литературных салонов и большим другом Александра Сергеевича Пушкина, который, по мнению исследователей, именно Шиллингу посвятил известные строки:
О сколько нам открытий чудных
Готовит просвещенья дух
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг,
И случай, бог изобретатель...
Несмотря на то, что ученый оставил яркий след во многих областях науки и техники, его имя известно далеко не всем. О главных изобретениях Павла Шиллинга рассказывает Анастасия Ашаева, кандидат исторических наук, старший научный сотрудник Музея криптографии.
Начало карьеры
Павел Шиллинг родился 16 апреля 1786 года в российском городе Ревель (сегодня Таллин, Эстония) в семье русского офицера немецкого происхождения барона Людвига Йозефа Фердинанда Шиллинга фон Канштадта и Катарины Шарлотты Шиллинг фон Канштадт, чьи предки переселились в Российскую империю еще при Петре I. Вскоре после рождения Павла его отец был назначен командиром 23-го Низовского пехотного полка, и семья переехала в Казань, где в то время находился полк. После смерти отца одиннадцатилетний Павел уехал в Санкт-Петербург, чтобы начать обучение в Первом кадетском корпусе. Благодаря своим способностям к математике и топографии, по завершении учебы, в 1802 году, Шиллинг был зачислен в Квартирмейстерскую часть свиты Его Императорского Величества (в 1827 году свита была переименована в Генеральный штаб, который вошел в состав Военного министерства), где стал заниматься подготовкой топографических карт.
Позднее, во время войны с Наполеоном, именно Шиллинг обеспечил русскую армию топографическими картами, организовав их изготовление с помощью литографии — способа печати изображений, при котором краска под давлением переносится с камня на бумагу. А в 1816-м в Санкт-Петербурге Шиллинг открыл при Министерстве иностранных дел первую в России литографическую мастерскую, которая специализировалась на издании географических карт и книг на восточных языках.
Прослужив в свите императора Александра I год, Шиллинг перешел в Коллегию иностранных дел и в качестве переводчика был направлен в распоряжение русского посланника в Мюнхене. Тогда же он начал изучать восточные языки и впервые заинтересовался электротехникой, представив свое первое изобретение в этой области уже в 1812 году.
Первый в мире дистанционный электрический минный взрыватель
Шиллинг изобрел новый способ подрыва мин на расстоянии, предложив использовать электрический ток, получаемый от гальванической батареи. Электрический взрыватель имел запал, который состоял из угольных электродов. Медный провод подключался к гальванической батарее, и когда по проводу проходил электрический ток, он вызывал искру между электродами в мине, которая воспламеняла угольный запал, а он, в свою очередь, воспламенял порох.
Испытания своего изобретения Павел Львович продолжил в Санкт-Петербурге, поскольку началась война с Наполеоном, и русское посольство было эвакуировано из Мюнхена. Осенью 1812 года в присутствии императора Александра I он успешно провел на Неве первый в мире экспериментальный подрыв порохового заряда под водой с помощью электричества. Современники назвали новый способ «дальнезажиганием». Повторить свой опыт Шиллинг смог только через три года, уже после войны, на реке Сене во взятом русскими войсками Париже, пройдя все основные сражения в Германии и Франции в чине штабс-ротмистра Сумского гусарского полка. Однако в то время изобретение Шиллинга не нашло практического применения.
Прошло более 15 лет, прежде чем электрический минный взрыватель Шиллинга смогли оценить по достоинству. Этому помог случай. Осенью 1833 года в Красном селе, во время очередных маневров Русской императорской армии, на которых присутствовал сам император Николай I, должны были пройти испытания изобретения Шиллинга. Воспользовавшись возможностью, Павел Львович предложил императору самолично «нажать на кнопку», то есть замкнуть электрическую цепь взрывателя. Взрыв на полигоне произвел должное впечатление на Николая I, и он приказал принять электрические мины на вооружение сухопутных войск своей армии. А через год прошли успешные испытания усовершенствованной подводной электрической мины, которая была взорвана в Обводном канале возле сада Александро-Невской лавры в Санкт-Петербурге. С того момента на подходах к Кронштадту стали ставить первые минные заграждения.
В последствии изобретение Шиллинга применялось не только в ходе боевых действий, например, в годы Крымской войны, но и в мирное время. В частности, оно использовалось для подрыва льда с целью очистки гавани и спасения мостов при ледоходе.
Биграммный шифр
После войны 1812 года Шиллинг оставил военную службу и вернулся в Министерство иностранных дел. Работая в Цифирном комитете МИДа — главном криптографическом управлении Российской империи, еще до своего назначения его начальником в 1828 году, Шиллинг разработал биграммный шифр, который представлял собой шифр простой замены из 992 знаков с «пустышками». Его словарь состоял из двузначных буквенных сочетаний (биграмм), а кодовыми обозначениями были двух-, трех- или четырехзначные числа. Биграммы составлялись с помощью специальной таблицы — транспаранта. Сообщение записывалось в транспарант в две строчки. Если одного транспаранта не хватало, использовался еще один такой же длины. Если во второй строке оставались пустые клетки, их заполняли любыми буквами произвольно. Из транспаранта выписывали биграммы — сочетания двух букв «по вертикали»: первую букву — из верхней строки, а вторую — из нижней. Каждой биграмме соответствовал числовой код, который можно было найти на пересечении столбца первой буквы биграммы и строки второй буквы. Чтобы расшифровать сообщение, нужно было найти соответствующую числовому коду биграмму и вписать ее в транспарант нужной длины. Также можно было воспользоваться специальной таблицей для расшифрования, в которой ячейки с числовыми кодами сортировались по возрастанию чисел, а не по алфавиту.
Биграммным шифром Шиллинга, который до конца XIX века считался главным дипломатическим шифром Российской империи, пользовались не только дипломаты, но и военные. Один из сослуживцев Павла Львовича по Министерству иностранных дел Феликс Фонтон писал: «Шиллинг сочинил для министерства такой тайный алфавит, то есть так называемый шифр, что даже австрийский искусный кабинет и через полвека не успеет прочесть».
Телеграфный код
Интересы Шиллинга не ограничивались работой в МИДе. Он продолжал заниматься изучением восточных языков, письменных памятников восточной культуры, литографированием китайских рукописей. Его работы в этой области получили широкое признание, и в 1828 году Павел Львович был избран членом-корреспондентом Петербургской академии наук по разряду литературы и древностей Востока. А в 1830-м правительство поручило Шиллингу возглавить дипломатическую миссию к границам Китая. За время своего двухлетнего путешествия он собрал богатейшую коллекцию рукописей, костюмов и предметов культа, которую позднее передал в Азиатский музей Академии наук в Санкт-Петербурге.
Возвратившись в Петербург в 1832 году, Шиллинг продолжил работу по созданию телеграфного аппарата, прототип которого он разработал примерно в 1828 году. Для передачи информации с помощью своего устройства Павел Львович создал специальный язык — шестизначный код, который позволял при передаче единичных сигналов осуществлять прием наибольшего количества букв сообщения при наименьшем числе требуемых для этого линейных проводов и рабочих знаков, обозначающих каждую букву. В телеграфном коде Шиллинга, который заложил основы двоичной системы кодирования информации, любая буква алфавита обозначалась одним, двумя или максимально тремя рабочими знаками белого или черного цвета. Кстати, вполне вероятно, что на создание кода именно в таком виде, Шиллинга вдохновила древнекитайская система из 64 графических фигур (гексаграмм), с помощью которой оракулы предсказывали будущее. Каждая такая гексаграмма состояла из шести линий двух типов — непрерывной и прерывистой. В результате Шиллинг создал шестистрелочный электромагнитный телеграфный аппарат, пригодный для практического использования, первая публичная демонстрация которого состоялась уже через несколько месяцев после его возвращения из путешествия по Сибири.
Первый в мире электромагнитный телеграф
21 октября 1832 года в своей квартире на Марсовом поле, 7, Павел Шиллинг провел первую публичную демонстрацию своего нового изобретения — электромагнитного телеграфа. Пятикомнатная квартира оказалась мала для демонстрации, и ученый занял весь этаж. Передатчик был установлен в одном крыле дома, где собрались приглашенные, а приемник — в другом, в кабинете Шиллинга. Расстояние между аппаратами составляло более 100 метров.
В основе работы телеграфного аппарата Шиллинга — отклонение магнитной стрелки в результате действия электрического тока. Передатчик, похожий на клавесин, имел клавиатуру с восемью белыми и восемью черными клавишами, служившими замыкателями тока. А приемник состоял из шести мультипликаторов — магнитных стрелок, подвешенных на нитях. Каждая стрелка была помещена в катушку, по которой протекал ток при нажатии соответствующих клавиш передатчика. Выше стрелок на нитях помещались бумажные кружки, окрашенные с одной стороны в черный цвет, а с другой — в белый. Комбинации из шести белых и черных кружков (согласно разработанному Шиллингом коду) соответствовали разным буквам алфавита и другим знакам. Приемник и передатчик соединялись между собой восемью проводами, шесть из которых шли к мультипликаторам, седьмой служил для обратного тока, а восьмой — для включения звукового сигнала при получении сообщения. При нажатии на одну или несколько клавиш передатчика (только белого или только черного цвета) на приемной станции отклонялись одна или несколько соответствующих магнитных стрелок, а кружки (только белого или только черного цвета) поворачивались. Переданные знаки сообщения записывались, а затем расшифровывались, исходя из кода Шиллинга. Скорость передачи составляла 6 знаков в минуту.
Интерес к изобретению оказался настолько велик, что демонстрации проходили несколько месяцев. Среди посетителей были академик Борис Семенович Якоби, граф Бенкендорф, великий князь Михаил Павлович, император Николай I. Осенью 1836 года в соответствии с императорским указом был создан «Комитет для рассмотрения электромагнитного телеграфа». Для проведения испытаний Шиллингу предложили построить телеграфную линию вокруг здания Главного Адмиралтейства, длина которой составила около пяти верст. Провода были проложены частично под землей, а частично под водой через канал. Испытания прошли успешно, и Шиллинг занялся проектированием линии электромагнитного телеграфа между Петергофом и Кронштадтом, которая должна была заменить действующую оптическую телеграфную линию, построенную в 1833 году. Однако его планам не суждено было сбыться — 25 июля 1837 года Павел Львович Шиллинг скоропостижно скончался.
После смерти
Вскоре после смерти Шиллинга его архив был вывезен из квартиры, а его имя забыто на долгие годы. Но не его идеи, которые стали мощным импульсом для развития многих областей науки и техники, а также нескольких новых направлений в образовании.
Изобретение электромагнитного телеграфа Шиллинга стало важным событием в истории связи. Созданный им телеграфный аппарат послужил прототипом для первого британского «Электромагнитного телеграфа системы Уитстон-Кук», запатентованного в 1837 году, а двоичный неравномерный телеграфный код Шиллинга заложил основы кодирования информации, которые используются и сегодня.
Развитие электроминного дела положило начало электротехническому образованию в России. В 1840 году была создана Гальваническая команда для технического обучения гальванизму и способам применения его в военном деле. В 1856-м —Техническое гальваническое заведение в Санкт-Петербурге, а в 1874-м — Минный офицерский класс в Кронштадте. Это были первые в мире специализированные учебные заведения, сыгравшие огромную роль в развитии отечественной электротехники.
Работа Шиллинга в Цифирном комитете МИДа стала важным этапом в развитии служб и подготовке кадров. До него в России почти не готовили криптографов, предпочитая приглашать на службу математиков и лингвистов или нанимать специалистов из-за рубежа. При Шиллинге была организована система подготовки криптографов, причем обучаться этой секретной специальности могли только те, кто прошел психологическую подготовку и сдал экзамены.
Несмотря на очевидную значимость работ Павла Шиллинга, он не получил ни одной привилегии (или патента) на изобретения, поскольку большая их часть была засекречена. В частности, именно по этой причине первенство изобретения телеграфа каждая страна приписывала своим ученым: Германия — Карлу Гауссу и Вильгельму Вебберу, Англия —Уильяму Куку и Чарльзу Уитстону, а США — Сэмюэлу Морзе.
Лишь в 1860 году благодаря докладу академика Иосифа Гамеля, сделанному в Петербургской Академии наук, а затем опубликованному в России и в других странах, приоритет Павла Шиллинга был восстановлен. Гамель писал: «Я показал, что самое первое начало электромагнитной телеграфии положено было у нас, в Санкт-Петербурге, неусыпными трудами покойного приятеля моего Павла Шиллинга, и я также открыл, каким именно путем сия телеграфия от него перешла в Лондон».
