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这是一次科学、艺术与文化的现实交汇, 讲述科学史上一些重要的人物、事件及争议。在这本书中, 我们将聚焦科学、文化与艺术, 不断地拉进镜头, 去挖掘科学史中的一些不容错过的细节, 并为这些细节建立联系, 跨越不同维度, 感知科学串联起的趣味世界。从科学艺术史中几个比较大的争议到当代科学研究解析名画的特殊角度, 从一些很有艺术或文化成就的科学家, 到其他领域结合了科学与艺术欣赏的名人, 从发生在几位科学家身上, 对社会、文化产生了影响的轶事, 到现代各个领域和科学之间的交叉碰撞, 再到科学对文学产生的影响……看科学家们如何用各种更具人文性的手段来拓展自己的研究和对这个世界的认识, 了解他们的发现是如何影响了科学。

CIA院子里的密码雕塑

成立于1947年的美国中央情报局（英文简称CIA），和以色列的摩萨德、苏联的克格勃、英国的军情六处并称为冷战时期世界四大间谍组织，当然，许多人经常把CIA和美国联邦调查局（英文简称FBI）傻傻分不清。一提起这个机构，就让人联想到穿着黑色风衣的酷男酷女和嗖嗖嗖的子弹什么的，满脑子警匪片似的场面。然而没有想到，有一天你会发现，它和艺术也有千丝万缕的关系。

1988年的某一天，留着一脸大胡子的中青年艺术家吉姆·桑伯恩应邀前往位于华盛顿特区与弗吉尼亚州交界处的CIA总部，有备而来他气定神闲，很快被带到了历史情报办公室——一间光线非常暗的房间，里面已有三个人。

桑伯恩问道，你们中谁的记忆最好，我真心想把这段密码托付给记忆最好的人。其中两个人齐齐指向另外一名女子，说她的记性一直很好，能记住所有的事情。

于是桑伯恩礼貌地请这名女子离开屋子，然后才把纸条交到了另两个人手里。上面是一模一样的密文和明文，两人面色凝重地读完，皆举棋不定，最后他们一致认为，事关重大，为了避免出洋相，还是让上头的人来决定更合适。

这就是后来矗立在CIA院子里的那座著名密码雕塑“Kryptos”的谜题的首次登场。Kryptos来源于希腊文，意思是“隐藏”，它被用作一个雕塑的名称，毫无疑问，一定是因为这个雕塑藏了些什么东西。它怎么会来到这么一个鸟都不敢来拉屎的地方呢？全赖当年美国的城建规划部门突发奇想，号召艺术家们给公共建筑提供创意，其中也包括CIA这座戒备森严的大楼。

生于1945年的吉姆·桑伯恩此前只能算是一个不太出名的艺术家，但他十分偏好科技题材，整个20世纪80年代，他都秉持着一种从无形之物中体会自然神奇的理念，和矿石、地球磁场之类的东西死磕。知道了这个机会以后，他就向CIA递交了提案，说愿意给他们做一个以密码为主题的雕塑，对方一听，心想我们这里不就是世界上最优秀的间谍的老巢嘛，密码这玩意儿可是我们的老本行啊！行，就你了。但桑伯恩又提出，我只是个艺术家，需要你们的技术支持哦。因此，CIA局长威廉·韦伯斯特给他配了一个该机构已退休的前优秀员工，原密码破译中心主管爱德华·沙伊特。说句题外话，韦伯斯特也是个响当当的传奇人物，他在吉米·卡特（美国第39任总统）任上担任过FBI局长，后来在罗纳德·里根（美国第40任总统）任上又被提名为CIA局长，是迄今为止唯一一位集齐过这两个局长头衔的人。

沙伊特兢兢业业地干了4个月，为桑伯恩设计出了一套密码系统，并教会了他多种密码的使用方法及转换模式。等到桑伯恩告诉CIA说密码已经做好时，韦伯斯特他们又有些犯愁，不知道这家伙会做出一段什么样的文字，如果是什么污言秽语怎么办？如果是骂CIA或美国政府的怎么办？所以他们认为还是有必要在动工之前让艺术家来汇报一下，遂有了前面的一幕。

1990年11月，也就是两年之后的雕塑落成仪式上，吉姆·桑伯恩把一个信封交到了韦伯斯特手里，并告诉对方，现在你是世界上第二位掌握Kryptos上的四段密文标准答案的人了。他坚信老师沙伊特也没法破译全部的密码。

雕塑主体部分位于CIA总部大楼庭院的西北角，紧挨着自助餐厅，基本以铜质材料做成，四块大型铜板围作成一扇S形屏风，一半为加密文本，含有865个字母和4个问号，一半为加密表，含有867个字母，如果把雕塑展平，基本上就是右页这张图所示的样子。出于美观，雕塑旁边还配置了小池子和花园，以及一块三角形的黑石板。

这个加密表是怎么回事呢？这就需要先介绍一下维吉尼亚加密了。维吉尼亚加密得名于19世纪法国外交官布莱斯·德·维吉尼亚，但此人并非最初的发明者，这套加密法已存在几个世纪，有文献可查的可以追溯到1553年，一位意大利密码学家吉奥万·巴蒂斯塔·贝拉索就在自己的著作中记录了它。

比起最传统的移位密码和替换密码，维吉尼亚密码有一个最大的优点，就是没法通过简单分析字符的出现频次来破解。

我自己关于密码的知识主要来自《福尔摩斯探案集》的一点皮毛。在以字母为基本字符的文字中，一种基本的密码编撰方法就是把字母顺次移位，如将每个字母都用字母表中相隔三位的另一个字母来代替，a→d，b→e……x→a，y→b，z→c，如此能简单粗暴地把“kill”写成“nloo”，第一眼是看不出原来意思的。但这个规律实在太容易被发现，所以稍强一些的加密是把字母打乱，随便建立两个字母之间的替换，或者索性用一些更奇怪的符号来替换字母。

对明文做简单移位生成密文的做法非常古老，据记载恺撒就曾用过，因此被称为恺撒密码。它的破解，据福尔摩斯说，其实可以通过统计字母的出现频率来实现：很简单，在英文里面，一些字母的使用频次比较高，如e、t，而x的使用频次就很低，它们即便被换作其他字母或符号，频次特征还将保留，有心之人只需稍加注意，就能识破。

维吉尼亚密码最大的突破在于引进了一个密钥，它可以是一个单词，也可以是一串无意义的字符。通过重复密钥，可以建立明文和密钥之间的加密对应，且不是简单的替换，而是按照密钥的指示，在加密表中找到相应的字母来替代，才算完成加密。利用这种方法，相同的明文字母可以被加密成不同的密文字母，而相同的密文字母也可以用不同的明文字母来加密，由此打破了频次分布的规律，看上去乱得没法琢磨。这种密码一开始被称作不可破译的密码。

当然，聪明的人类是不可能就这样被难住的，18世纪奇才查尔斯·巴贝奇，那个著名的差分机发明者、计算机先驱，早就想到了破解之法，至于他如何做到，待会儿再说，先说回Kryptos问世后的趣事。

我们不得不说艺术家桑伯恩在编密码这件事上做得挺成功。密码雕塑让他名声大噪，特别是1992年他又做了一件相关的作品Untitled Kryptos Piece（无题加密片段），其中不仅包含了Kryptos上的文本，还有一些西里尔字母生成的密码文本。这很有趣，因为后者是克格勃经常使用的加密方式。后来，Kryptos引来了包括美国密码协会的人在内的一批解密专家，想要破解上面的四段密文。甚至美国国家安全局（英文简称NSA）也表示接受了CIA的挑战，专门组建了一个小组来破译Kryptos。但直到1999年，才由一位计算机专家詹姆斯·吉罗格列首度宣布用计算机破译了四段密文中的前三段。第一段是桑伯恩自己写的一句诗，第二段指明了一个距离雕塑不远的位置，第三段是英国考古学家霍华德·卡特在开启埃及法老图坦卡蒙陵墓时的场景描述。

吉罗格列公布了答案之后，CIA也声称，他们自家员工戴维·斯坦早在前一年就已经破译了前三段，而到了2013年，NSA的一份解禁文件显示，他们在接受挑战之后，于1993年6月就搞定了前三段。但为什么他们都等到来自民间的吉罗格列公布答案之后才纷纷跳出来呢？我觉得，除了有一定的保密需要之外，两大机构很大程度上也是因为没有完全破解全部四段内容才按住不发。没错，雕塑密文部分的最后97个字母还留在那里呢，直到今天。

这才是使得Kryptos位列世上五大未解之谜的杀手锏，也是它变成某种标志性文化存在的重要砝码。丹·布朗的《达·芬奇密码》就在某个版本的封套上印了Kryptos的密文，以示致敬；《失落的秘符》也从它身上获取了很多灵感，开篇即提到华盛顿的雕塑。世界各地的密码爱好者们都对Kryptos推崇备至，在网上组建论坛，去讨论可能的解法，并随时跟进新的进展。桑伯恩本人分别在2010年和2014年，于公开媒体上给出了两个线索，一个是“柏林”，一个是“时钟”。

在已经公布的答案中，第一和第二段密文用的都是典型的维吉尼亚加密，当年查尔斯·巴贝奇是怎样识破其中奥秘的呢？因为他注意到了密钥是重复使用的，这样会使得一连串字符也反复重现，那它们很可能就是某个常用词，而通过分析相同字符串的出现间隔，还可以确定密钥的长度。有了这些基本前提，再进行抽丝剥茧的尝试，依然能逐个识别。

巴贝奇虽在接受他人挑战后破解过一段维吉尼亚密码，但他从未在著作或论文中发表自己的方法，以至于世人开始都将这种方法归于1863年发表解法的弗里德里希·卡西斯基名下。事隔多年，后人整理巴贝奇手稿时才发现了他在1854年写下的完整的破解方法。当然不排除可能有人更早就想出解法，只是没留下确凿记载。而关于巴贝奇为何没有发表公布这一成就，也有着种种猜测，其中一种是，他和后世的图灵一样，出于战争时期迷惑敌方的目的而选择沉默到底。众所周知，图灵在二战时期破解了德军的加密机器“Enigma”，但一直秘而不宣，这样英军才有可能一次次截获重要情报。巴贝奇找到解法的时间，也正值克里米亚战争（1853－1856）期间，这可能不仅仅是个巧合。

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