石頭沉下水面的原因主要有兩個方面：密度和浮力。

首先，密度是物體的質量與體積的比值，它決定了物體在液體中的位置。石頭的密度通常比水大，因此它比水更重，會被水所吸引向下沉。這是一個簡單的物理原理，也是為什麼石頭會沉下水面的主要原因之一。

其次，浮力是物體在液體中受到的向上的浮力。根據阿基米德定律，當一個物體浸入液體中時，它會受到一個與所排除的液體體積相等的向上浮力。如果物體的密度大於液體的密度，那麼浮力就小於重力，物體就會沉下去。而石頭的密度通常遠遠大於水的密度，因此它的浮力非常小，無法支撐石頭浮在水面上。

總結起來，石頭沉下水面的原因是由於它的密度大於水的密度，使得它比水更重；同時，由於石頭的密度大於水的密度，它所受到的浮力很小，無法支撐它浮在水面上。這就是為什麼石頭會沉下水面的科學原因。