石頭沉下水中和氣泡浮上水面，是由於物體的密度和浮力的作用所導致的。

密度是物體質量和體積之比，通常用公式密度=質量/體積來表示。當一個物體的密度大於水的密度時，它會沉下水中；當一個物體的密度小於水的密度時，它會浮在水面上。

浮力是一種向上的力，它的大小等於被物體排開的液體的重量。根據阿基米德原理，當一個物體浸沒在液體中時，它會受到一個與所排開液體重量相等且方向相反的浮力。

石頭在水中沉下的原因是因為石頭的密度大於水的密度。根據阿基米德原理，當石頭浸沒在水中時，它會受到向上的浮力，但由於石頭的密度大於水的密度，浮力小於石頭的重力，所以石頭會沉下水中。

而氣泡在水中浮上的原因是因為氣泡的密度小於水的密度。當氣泡形成時，內部充滿了氣體，而氣體的密度相對較小。根據阿基米德原理，氣泡浸沒在水中時，它會受到向上的浮力，由於氣泡的密度小於水的密度，浮力大於氣泡的重力，所以氣泡會浮上水面。

總結起來，石頭沉下水中而氣泡浮上水面的原因是由於物體的密度和浮力的相互作用。密度大於水的物體會沉下水中，密度小於水的物體會浮上水面。這個原理被廣泛應用在工程設計、水下探測和物體浮沉的研究中。